Ученые узнали, почему у сортов кофе-арабики разный вкус, несмотря на почти одинаковый геном

Геном растения Coffea arabica удалось расшифровать с небывалой ранее точностью. И ученые столкнулись с новой загадкой: если он почти идентичен у разных сортов, то почему зерна придают напитку, сваренному из них, разные вкус и аромат? Выводы о том, какие мутации внутри вида на это влияют и почему они происходят, опубликовал журнал Nature Communications, об исследовании пишет журнал Nature.

Кофейный вопрос

Кофе, который налит у вас в кружке, может быть одного из двух видов: Coffea canephora, также известный как робуста, и Coffea arabica, известный как арабика, — или смесью обоих сразу. Арабика составляет около 56% всего продаваемого в мире кофе.

При этом виды растения различаются сильнее, чем можно предположить. Coffea canephora имеет по две копии каждой хромосомы, а вот Coffea arabica — больше, чем по две. Это означает, что скрещивание их очень маловероятно, хотя единичные успешные опыты известны.

Чтобы изучить геном арабики, авторы статьи использовали технологию секвенирования нового поколения, которая позволяет считывать цепи ДНК длиной до сотен тысяч пар с большей точностью, чем предыдущие способы. Это дало наиболее полную расшифровку генома кофе — и показало, что цепи ДНК разных сортов почти идентичны.

«Вариации отдельных нуклеотидов ДНК в 10–100 раз ниже, чем у любого другого вида», — отмечает Мишель Морганте, генетик растений из Университета Удине, Италия, и автор исследования.

Более того, ученые отмечают, что даже имеющееся разнообразие — результат совсем недавних событий. Предположительно, основные различия появились уже после того, как кофе около 300 лет назад был завезен из Африки в другие страны для разведения. И сейчас они фиксируются именно при сравнении образцов из Эфиопии и растений-потомков йеменского кофе, когда-то отправленного для выращивания в другие места.

Но если все сорта почти идентичны, то как получается арабика с разным вкусом и ароматом?

Современные мутации и далекие предки

Изучение генома арабики показывает, что этот вид относительно молод — на самом деле, это гибрид робусты (Coffea canephora) и Coffea eugenioides — вида кофе, который не культивируется широко. Произошло это не более 50 000 лет назад.

Новое исследование позволяет ученым говорить о том, что мутации внутри сортов  гибридного вида продолжаются до сих пор. Это означает, что при почти одинаковом наборе нуклеотидов ДНК, разные сорта арабики различаются структурно. Например, у некоторых разновидностей растения могут отсутствовать фрагменты хромосом, и иногда — очень большие. А различия в наборе хромосом в итоге приводят к тому, что определенных генов становится больше или меньше.

«Эти изменения в количестве копий гена могут приводить к различиям в экспрессии (проявляемости наследственных свойств — прим. Ред.). А это, в свою очередь, может приводить к значительным фенотипическим вариациям. <…> Таким образом, геномные перестройки могут представлять собой важный источник генетического разнообразия, которое постоянно пополняет очень ограниченное нуклеотидное разнообразие, доступное внутри вида», — делают вывод авторы статьи.

То есть, именно мутации на структурном уровне объясняют, почему сорта арабики разнятся не только по вкусу и запаху, но и по уровню устойчивости к тем или иным болезням.

Авторы исследования отмечают, что полученные знания необходимы для селекции новых сортов кофе, а возможно — и для генной модификации. Например, сейчас производителям требуются сорта с пониженным содержанием кофеина, устойчивостью к определенным болезням, но при этом они должны давать высокий урожай.