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科学家为阿拉比卡咖啡生产染色体规模的基因组序列

来自Istituto di Genomics Applicata和其他地方的研究人员发布了阿拉比卡咖啡 ( Coffea arabica )的改进基因组组装,阿拉比卡咖啡是Coffea eugenioides和罗布斯塔咖啡 ( Coffea canephora )的杂交种,约占世界咖啡产量的 60%。

阿拉比卡咖啡 (Coffea arabica)源自现今Coffea canephora的祖先和另一个密切相关的咖啡品种Coffea eugenioides之间的杂交。

这种杂交产生了阿拉比卡咖啡的风味及其庞大而复杂的基因组,这给育种和遗传研究带来了挑战。

目前已有几种阿拉比卡咖啡的部分基因组组装,但产生其遗传多样性的机制尚不清楚。

Istituto di Genomics Applicata 研究人员 Michele Morgante 和 Gabriele Di Gaspero 及其同事采用最新的测序技术为阿拉比卡咖啡生成了更完整的基因组组装,从而可以对其染色体结构进行详细分析。

在分析基因组时,包括以前无法进入的区域,例如着丝粒周围的区域,他们发现其两个祖先物种所贡献的基因组在结构、功能和进化方面存在差异,特别是涉及咖啡因生物合成的基因。

在这项研究中,他们还分析了从咖啡属不同物种收集的 174 个样本的基因组,并注意到阿拉比卡咖啡的遗传多样性水平非常低。

研究发现,一些阿拉比卡咖啡品种的特定基因组区域的多样性有所增加,这是由于两种不同的变异来源:染色体异常和所谓帝汶杂交种(来自东帝汶的阿拉比卡咖啡与中粒咖啡杂交种)捐赠的遗传片段。

这种杂交品种已成为许多现代品种的亲本系,它结合了中粒咖啡的抗病特性和小粒咖啡的独特风味。

作者认为,阿拉比卡咖啡的遗传多样性对其商业成功至关重要,这些发现可能有助于开发具有所需特性的新咖啡品种,例如抗病性或不同的风味特征。

“来自大量种质的重测序数据揭示了阿拉比卡咖啡起源中心的种内多样性较低,”作者在论文中写道。

“在有限数量的基因组区域中,一些栽培基因型的多样性增加到与在其中一种祖先物种中观察到的水平相似的水平,这可能是帝汶杂交种基因渗入的结果。”

“它还表明,除了同源染色体之间早期发生的少量交换外,最近还存在许多染色体畸变,包括非整倍体、缺失、重复和交换。”

“这些事件在种质中仍然是多态性的,可能代表了这种低变异物种遗传变异的基本来源。”

该论文本周发表在《自然通讯》杂志上。

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