科学家揭示世界上最受欢迎的咖啡品种穿越千年的秘密

科学家揭示世界上最受欢迎的咖啡品种穿越千年的秘密研究人员为阿拉比卡咖啡物种开发出了最高质量的参考基因组，揭示了其60万年来的进化过程及其在没有人类干预的情况下的自然发展。这一新基因组揭示了阿拉比卡咖啡因遗传多样性低而对气候变化和虫害的易感性，并为培育更能抵御环境压力的新品种提供了潜力。资料来源：布法罗大学由布法罗大学（UniversityatBuffalo）部分领导的研究人员开发出了他们称之为最高质量的阿拉比卡咖啡（Arabicacoffee）--世界上最受欢迎的咖啡品种的参考基因组。这一新基因组揭示了咖啡在各大洲传承的千年秘密。今天发表在《自然-遗传学》（NatureGenetics）上的研究结果表明，阿拉比卡咖啡是60多万年前在埃塞俄比亚的森林中通过其他两个咖啡物种之间的自然交配发展起来的。研究发现，阿拉比卡咖啡的种群数量在数千年的地球冷热交替过程中此消彼长，最终在埃塞俄比亚和也门种植，然后传播到全球各地。该研究的共同通讯作者维克多-阿尔伯特（VictorAlbert）博士是哥伦比亚大学文理学院生物科学系的帝国创新教授，他说："我们利用现今存活植物的基因组信息回溯历史，尽可能准确地描绘出阿拉比卡的悠久历史，并确定现代栽培品种之间的关系。"星巴克和蒂姆-霍顿斯（TimHortons）等咖啡巨头专门使用阿拉比卡咖啡豆来冲泡他们每天供应的数百万杯咖啡，然而，部分原因是由于近亲繁殖的历史和种群规模较小导致遗传多样性较低，阿拉比卡咖啡豆容易受到许多病虫害的影响，只能在世界上病原体威胁较低、气候条件较为有利的少数几个地方种植。艾伯特说："详细了解当代品种的起源和育种历史，对于开发更能适应气候变化的阿拉比卡新品种至关重要。"研究小组利用尖端的DNA测序技术和先进的数据科学完成了新的参考基因组测序，并从中测序出39个阿拉比卡品种，甚至还测序出瑞典博物学家卡尔-林奈（CarlLinnaeus）用来命名该物种的18世纪标本。参考基因组现在可在一个公开的数字数据库中查阅。这项研究的共同负责人之一、雀巢研究公司基因组学资深专家帕特里克-德斯孔布斯（PatrickDescombes）说："虽然确实存在其他关于阿拉比卡咖啡的公开参考文献，但我们团队的工作质量极高。"我们采用了最先进的基因组学方法，包括长、短线程高通量DNA测序，创建了迄今为止最先进、最完整、最连续的阿拉比卡参考基因组。"阿拉比卡咖啡约占世界咖啡产品总量的60%，它的种子帮助数百万人开始一天的工作或熬夜。然而，最初创造阿拉比卡咖啡的杂交是在没有人类干预的情况下完成的。阿拉比卡咖啡是由Coffeacanephora和Coffeaeugenioides自然杂交形成的，它从每个亲本中获得了两套染色体。科学家们很难确定这种异源多倍体化事件发生的确切时间和地点，估计时间从1万年前到100万年前不等。为了找到最初事件的证据，哥伦比亚大学的研究人员和他们的合作伙伴通过计算建模程序运行了各种阿拉比卡基因组，以寻找物种基础的特征。模型显示，在阿拉比卡的历史上出现过三次种群瓶颈，最早的一次发生在大约2.9万代人（或61万年前）。研究人员说，这表明阿拉比卡是在此之前的某个时间形成的，即61万年到100万年前。艾伯特说："换句话说，产生阿拉比卡咖啡的杂交并非人类所为。很明显，这种多倍体事件发生在现代人类和咖啡种植之前。"长期以来，人们一直认为咖啡植物是在埃塞俄比亚发展起来的，但研究小组在从非洲东南部延伸到亚洲的大裂谷周围收集的咖啡品种却显示出明显的地理分野。所研究的野生品种全部来自西部，而栽培品种则全部来自最靠近分隔非洲和也门的曼德海峡的东部。这与咖啡种植主要始于15世纪左右的也门的证据相吻合。印度僧侣巴巴-布丹（BabaBudan）据说在1600年左右从也门偷运出了传说中的"七粒种子"，从而培育出了印度阿拉比卡（Arabica）栽培品种，为今天咖啡的全球推广奠定了基础。Descombes说："看起来也门咖啡的多样性可能是目前所有主要品种的创始人。咖啡并不是像玉米或小麦那样经过大量杂交培育出新品种的作物。人们主要是选择自己喜欢的品种，然后种植。因此，我们今天拥有的品种可能已经存在了很长时间。"气候如何影响阿拉比卡种群由于对人类起源的研究，东非的地理气候历史有据可查，因此研究人员可以将气候事件与野生和栽培阿拉比卡种群如何随时间波动进行对比。模型显示，在距今2-10万年前，该地区的人口数量曾长期处于较低水平，这与据信该地区在距今4-7万年前遭受的长期干旱和较冷气候大致吻合。然后，在大约6-15000年前的非洲湿润时期，人口数量有所增加，当时的生长条件可能更有利。在同一时期，大约3万年前，野生品种和人类最终栽培的品种相互分离。新加坡南洋理工大学助理教授JarkkoSalojärvi是这项研究的另一位共同通讯作者，他说："它们偶尔还会相互繁殖，但很可能在非洲湿润期结束以及大约8000到9000年前海平面上升导致海峡变宽时停止了繁殖。"遗传多样性低对阿拉比卡咖啡构成威胁据估计，栽培阿拉比卡咖啡的有效种群数量仅为10000至50000个个体。遗传多样性低意味着它可能会像单一种植的卡文迪许香蕉一样，被病原体（如咖啡叶锈病）彻底消灭，而咖啡叶锈病每年会造成10亿至20亿美元的损失。参考基因组能够进一步揭示一个阿拉比卡品种品系是如何获得对该疾病的强大抵抗力的。帝汶咖啡是阿拉比卡咖啡和其亲本之一的卡内普霍亚咖啡在东南亚自发杂交形成的品种。该品种比阿拉比卡更抗病，也被称为罗布斯塔，主要用于速溶咖啡。因此，当罗布斯塔在帝汶岛与阿拉比卡杂交时，它也带来了一些病原体防御基因。阿尔伯特还在2014年共同领导了罗布斯塔基因组的测序工作。.阿尔伯特及其合作者目前的工作还展示了罗布斯塔基因组的高度改进版本，以及阿拉比卡的另一个祖先物种Coffeaeugenioides的新序列。育种者曾试图通过杂交来提高病原体的防御能力，而新的阿拉比卡参考基因组使本研究人员能够确定一个新的区域，其中蕴藏着RPP8抗性基因家族的成员以及抗性基因的一般调控因子CPR1。Salojärvi说："这些结果为提高阿拉比卡的抗病原体能力提供了一个新的目标基因座。"基因组还提供了其他新发现，比如哪些野生品种最接近现代种植的阿拉比卡咖啡。他们还发现，源自印度或斯里兰卡的荷兰早期栽培品种"Typica"很可能是法国人主要栽培的波旁品种的母本。阿尔伯特说："我们的工作与重建一个非常重要家族的家谱并无二致。"编译来源：ScitechDailyDOI:10.1038/s41588-024-01695-w...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435270.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435270.htm

研究人员破译了阿拉比卡咖啡的基因组 追溯其无人参与的60多万年杂交史

研究人员破译了阿拉比卡咖啡的基因组追溯其无人参与的60多万年杂交史他们的研究结果发表在4月15日的《自然-遗传学》（NatureGenetics）杂志上，结果表明阿拉比卡咖啡是60多万年前在埃塞俄比亚的森林中通过其他两个咖啡物种之间的自然杂交发展起来的。研究发现，阿拉比卡咖啡的种群数量在数千年的地球冷热交替过程中此消彼长，最终在埃塞俄比亚和也门种植，然后传播到全球各地。该研究的共同通讯作者维克多-阿尔伯特（VictorAlbert）博士是哥伦比亚大学文理学院生物科学系的帝国创新教授，他说："我们利用现今存活植物的基因组信息回溯历史，尽可能准确地描绘出阿拉比卡的悠久历史，并确定现代栽培品种之间的关系。"星巴克和TimHortons等咖啡巨头专门使用阿拉比卡咖啡豆来冲泡他们每天供应的数百万杯咖啡，并以此作为卖点，这种咖啡豆要价较高的部分原因是由于近亲繁殖的历史和种群规模较小导致遗传多样性较低，阿拉比卡咖啡豆容易受到许多病虫害的影响，只能在世界上病原体威胁较低、气候条件较为有利的少数几个地方种植。因此，详细了解当代品种的起源和育种历史，对于开发更能适应气候变化的阿拉比卡新品种至关重要。研究小组利用尖端的DNA测序技术和先进的数据科学完成了新的参考基因组测序，并从中测序出39个阿拉比卡品种，甚至还测序出瑞典博物学家卡尔-林奈（CarlLinnaeus）用来命名该物种的18世纪标本。参考基因组现在可在一个公开的数字数据库中查阅。这项研究的共同负责人之一、雀巢研究公司基因组学资深专家帕特里克-德斯孔布斯（PatrickDescombes）说："虽然确实存在其他公开的阿拉比卡咖啡参考文献，但我们团队的工作质量极高。我们采用了最先进的基因组学方法--包括长、短线程高通量DNA测序--创建了迄今为止最先进、最完整、最连续的阿拉比卡参考基因组。"人类最喜爱的咖啡实际上是在没有人类帮助的情况下进化而来的阿拉比卡咖啡约占世界咖啡产品总量的60%，它的种子帮助数百万人开始一天的工作或熬夜。然而，最初创造阿拉比卡咖啡的杂交是在没有人类干预的情况下完成的。阿拉比卡咖啡是由Coffeacanephora和Coffeaeugenioides自然杂交形成的，它从每个亲本中获得了两套染色体。科学家们很难确定这种异源多倍体化事件发生的确切时间和地点，估计时间从1万年前到100万年前不等。为了找到最初事件的证据，哥伦比亚大学的研究人员和他们的合作伙伴通过计算建模程序运行了各种阿拉比卡基因组，以寻找物种基础的特征。模型显示，在阿拉比卡的历史上出现过三次种群瓶颈，最早的一次发生在大约2.9万代人（或61万年前）。研究人员说，这表明阿拉比卡是在此之前的某个时间形成的，即61万年到100万年前。艾伯特说："换句话说，产生阿拉比卡咖啡的杂交并非人类所为。很明显，这种多倍体事件发生在现代人类和咖啡种植之前。"长期以来，人们一直认为咖啡植物是在埃塞俄比亚发展起来的，但研究小组在从非洲东南部延伸到亚洲的大裂谷周围收集的咖啡品种却显示出明显的地理分野。所研究的野生品种全部来自西部，而栽培品种则全部来自最靠近分隔非洲和也门的曼德海峡的东部。这与咖啡种植主要始于15世纪左右的也门的证据相吻合。印度僧侣巴巴-布丹（BabaBudan）据说在1600年左右从也门偷运出了传说中的"七粒种子"，从而培育出了印度阿拉比卡（Arabica）栽培品种，为今天咖啡的全球推广奠定了基础。Descombes说："看起来也门咖啡的多样性可能是目前所有主要品种的创始者。咖啡并不是像玉米或小麦那样经过大量杂交培育出新品种的作物。人们主要是选择自己喜欢的品种，然后种植。因此，我们今天拥有的品种可能已经存在了很长时间。"气候如何影响阿拉比卡的数量由于对人类起源的研究，东非的地理气候历史有据可查，因此研究人员可以将气候事件与野生和栽培阿拉比卡种群如何随时间波动进行对比。模型显示，在距今2-10万年前，该地区的人口数量曾长期处于较低水平，这与据信该地区在距今4-7万年前遭受的长期干旱和较冷气候大致吻合。然后，在大约6-15000年前的非洲湿润时期，人口数量有所增加，当时的生长条件可能更有利。在同一时期，大约3万年前，野生品种和人类最终栽培的品种相互分离。新加坡南洋理工大学助理教授JarkkoSalojärvi是这项研究的另一位共同通讯作者，他说："它们偶尔还会相互杂交繁殖，但很可能在非洲湿润期结束以及大约8000到9000年前海平面上升导致海峡变宽时停止了繁殖。"遗传多样性低威胁阿拉伯咖啡据估计，栽培阿拉比卡咖啡的有效种群数量仅为10000至50000个个体。遗传多样性低意味着它可能会像单一种植的卡文迪许香蕉一样，被病原体（如咖啡叶锈病）彻底消灭，而咖啡叶锈病每年会造成10亿至20亿美元的损失。参考基因组能够进一步揭示一个阿拉比卡品种品系是如何获得对该疾病的强大抵抗力的。帝汶咖啡是阿拉比卡咖啡和其亲本之一的卡内普霍亚咖啡在东南亚自发杂交形成的品种。该品种比阿拉比卡更抗病，也被称为罗布斯塔，主要用于速溶咖啡。因此，当罗布斯塔在帝汶岛与阿拉比卡杂交时，它也带来了一些病原体防御基因。阿尔伯特还在2014年共同领导了罗布斯塔基因组的测序工作，他与合作者目前的工作还展示了罗布斯塔基因组的高度改进版本，以及阿拉比卡的另一个祖先物种Coffeaeugenioides的新序列。育种者曾试图通过杂交来提高病原体的防御能力，而新的阿拉比卡参考基因组使本研究人员能够确定一个新的区域，其中蕴藏着RPP8抗性基因家族的成员以及抗性基因的一般调控因子CPR1。Salojärvi说："这些结果为提高阿拉比卡的抗病原体能力提供了一个新的目标基因座。"基因组研究还提供了其他新发现，比如哪些野生品种最接近现代种植的阿拉比卡咖啡。他们还发现，源自印度或斯里兰卡的荷兰早期栽培品种"Typica"很可能是法国人主要栽培的波旁品种的母本。这一工作与重建一个非常重要家族的家谱并无二致。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428610.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428610.htm

科学家为6000年前西瓜籽测序 迄今最古老植物基因组破译

科学家为6000年前西瓜籽测序迄今最古老植物基因组破译一个国际科研团队对在利比亚撒哈拉沙漠考古遗址收集的新石器时代的西瓜种子进行测序，破译了迄今最古老的植物基因组。对6000年前的西瓜种子进行测序，为西瓜的驯化提供了新线索，有助研究如何增强西瓜的抗旱、抗病虫害能力。相关论文发表于最近的《分子生物学与进化》杂志。科学家们普遍认为西瓜来自非洲，但究竟何时何地从野生西瓜中驯化出果肉红甜的西瓜，还是个谜。此前认为，西瓜最有可能首先在尼罗河流域和现在的北苏丹被驯化，但20世纪90年代初，科学家们在利比亚新石器时代的乌安·穆胡贾格遗址发现了疑似西瓜籽，这让他们困惑不已。为更好地了解西瓜从野生植物到驯化作物的历程，研究人员收集并分析了英国皇家植物园邱园植物标本馆收集的几十个西瓜和西瓜亲缘种的种子。他们还获得并研究了来自利比亚和苏丹的种子化石，其放射性碳年代(C-14)分别为6000年和3000年前。该研究负责人之一、英国谢菲尔德大学的纪尧姆·乔米基博士等人从利比亚和苏丹的种子以及植物标本库收集的种子中生成了基因组序列，并将这些数据与收集的重要种质重新测序的基因组一起进行了分析。他们发现，最古老的种子来自一种名为egusi瓜的植物，egusi瓜是一种目前仅限于西非种植的西瓜。由于这种西瓜果肉中含有葫芦素，因此它们生吃时是苦的，不可食用，取而代之的是它们的种子，用于炖菜和汤中，大小和味道与南瓜籽相似。通过更好地了解这些古代水果的基因组成，研究人员希望能更清楚地描绘西瓜的驯化过程，此外，绘制数千年来基因交换的图表，也有助于科学家确定有利的基因特征，增强植物对干旱、疾病和害虫的抵抗能力。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313575.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313575.htm

优化营养 - 科学家对蚕豆基因组进行测序

优化营养-科学家对蚕豆基因组进行测序由英国雷丁大学、丹麦奥胡斯大学和芬兰赫尔辛基大学领导的一个来自欧洲和澳大利亚的研究小组合作进行了这项广泛的测序工作。对该基因组进行完全解码的项目继续通过搜索涉及种子大小的基因来测试其效用。该团队还研究了种脐的颜色--当豆子从豆荚上分离时留下的疤痕以了解他们是否能找到决定这一独特特征的基因。图为多纳尔-奥沙利文教授在一个有小植物的蚕豆田间试验中。资料来源：雷丁大学多纳尔-奥沙利文教授领导雷丁大学的团队。他说："在表明我们可以快速确定控制这些可见种子特征的基因后，已经开始工作，以定位和确定控制决定其营养价值的隐藏种子特征的精确基因差异。我们希望生产出必需氨基酸含量较高以及抗营养物质含量较低的豆子，如植酸，植酸会结合微量元素并减少吸收。拥有基因组序列将大大加快这一进程"。蚕豆（干）与蚕豆面粉和强化蚕豆的面包。资料来源：雷丁大学在雷丁大学，加强营养改善的前景被纳入到一个项目中，通过将蚕豆粉纳入到一直流行的英国白面包中，来增加英国种植的豆类的消费数量。提高豆类"项目是由政府资助的"英国研究院改造英国食品系统"计划的一部分，并将受益于现在基本上是具有有益性状的育种品系的遗传工具箱。蚕豆是天然的高蛋白、高纤维和高铁，这些都是英国许多人需要的营养物质。它们在英国生长良好，但大多被喂给动物以生产肉类和牛奶。当以植物为基础的饮食对那些希望照顾他们的地球和自身健康的人来说是一个有吸引力的前景时，直接去寻找蛋白质来源是有非常意义的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356109.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356109.htm

科学家首次整理出品类全面的穿山甲基因组资源

科学家首次整理出品类全面的穿山甲基因组资源一项新的研究为穿山甲提供了一个完整的基因组数据库，有助于保护它们。这项研究对多个物种进行了测序，深入了解了它们的进化过程，并将有助于追踪穿山甲的非法贸易。穿山甲由八个现存物种组成，近年来引起了公众的极大关注，保护工作也在不断进行。这主要是因为穿山甲是地球上被贩卖最多的野生哺乳动物，而且最近有人认为它们可能与COVID-19大流行病有关（当然这是不正确的）。穿山甲基因组学的意义尽管穿山甲的保护形势严峻，但对它们的研究仍然不足，在基础物种或种群研究方面仍存在很大差距。研究人员现在越来越重视野生动物研究中的基因组学，因为基因组学提供的数据可以更准确地了解物种或种群的划分、人口信息、多样性、历史轨迹以及动物对全球变化的适应能力。更不用说它在追踪非法交易个体的来源方面的潜力，以便更好地确定偷猎热点和破坏贩运网络。最近在《分子生物学与进化》（MolecularBiologyandEvolution）杂志上发表的一篇文章为穿山甲提供了一个全面的基因组数据库，这对保护穿山甲至关重要。穿山甲是世界上被贩卖最多的野生哺乳动物，分布在亚洲和非洲，一直面临着捕猎和栖息地破坏的威胁。这项研究对穿山甲的研究历来不足，它通过对多个穿山甲物种的测序填补了这一重大空白，甚至确定了一个潜在的新物种。图片来源：DarrenPietersen/《分子生物学与进化》穿山甲基因组研究面临的挑战获取穿山甲的全基因组信息是一项具有挑战性的任务。首先，穿山甲物种之间的地理隔离和有限的化石记录构成了方法上的障碍。亚洲和非洲的穿山甲物种大约在3790万年前分化，因此，如果使用遥远物种的参考基因组，就很难真正了解穿山甲类群的进化过程。其次，穿山甲的行为难以捉摸，而且分布在热带地区，因此基因采样既昂贵又耗时。研究结果和意义研究人员对原产于非洲的巨型穿山甲的首个参考基因组进行了测序、组装和注释，还对黑腹穿山甲、南非穿山甲、印度穿山甲和菲律宾穿山甲的基因组进行了测序和组装。这些新的基因组数据，连同以前发表的关于其余三个物种--白腹穿山甲、巽他穿山甲和中国穿山甲--的信息，提供了第一套完整的穿山甲基因组。在此过程中，研究人员还从之前公布的基因组数据中发现了一个潜在的穿山甲新物种。研究人员认为，这些信息最终将提供穿山甲随着时间推移如何应对不断变化的环境条件而进化的完整信息，将为未来几年如何通过保护优先事项和管理计划来有效保护这些动物提供重要信息。研究成果还将有助于开发追踪穿山甲贸易的DNA工具包。论文作者之一肖恩-海顿（SeanHeighton）说："这项研究的作者来自非洲、亚洲和欧洲，他们的合作方式使我们首次能够从全基因组的角度深入研究穿山甲在所有八个物种中的进化。我们希望这些基因组将成为进一步开展基因研究的基础，从而有助于保护这些动物"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388301.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388301.htm

新的DNA测序方法打开了小分子药物与目标基因组结合时的“黑箱”

新的DNA测序方法打开了小分子药物与目标基因组结合时的“黑箱”研究人员创造了一种新的DNA测序技术，称为Chem-map，它使研究人员能够以无与伦比的精度进行小分子-基因组相互作用的原位测绘。"了解药物如何在体内发挥作用对于创造更好、更有效的治疗方法至关重要，"来自优素福-哈米德化学系的共同第一作者ZutaoYu博士说。"但是当治疗药物进入一个拥有30亿个碱基的基因组的癌细胞时，就像进入了一个黑盒子"。这种被称为Chem-map的强大方法通过使研究人员能够检测到小分子药物与其在DNA基因组上的目标相互作用的位置，揭开了这个基因组黑箱的面纱。每年，数百万癌症患者接受基因组靶向药物的治疗，如多柔比星。但是，尽管经过几十年的临床使用和研究，人们对基因组的分子作用模式仍然不甚了解。由ShankarBalasubramanian爵士教授领导的剑桥大学研究人员概述了一种新的DNA测序方法，可以检测小分子药物与目标基因组相互作用的位置和方式。资料来源：剑桥大学"很多拯救生命的药物直接与DNA相互作用，以治疗癌症等疾病，"共同第一作者JochenSpiegel博士说。"我们的新方法可以精确绘制药物与基因组结合的位置，这将有助于我们在未来开发更好的药物"。Chem-map使研究人员能够以前所未有的精度进行小分子-基因组相互作用的原位绘图，方法是使用一种称为小分子定向转座酶Tn5标签化的策略。这可以检测出基因组中小分子与基因组DNA或DNA相关蛋白结合的结合点。在这项研究中，研究人员利用Chem-map确定了广泛使用的抗癌药物多柔比星在人类白血病细胞中的直接结合点。该技术还显示了对已经暴露于组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂tucidinostat的细胞使用doxorubicin的联合疗法如何能有潜在的临床优势。该技术还被用来绘制某些分子在DNAG-四联体（被称为G4s）上的结合点。G4s是四股二级结构，与基因调节有关，可能是未来抗癌治疗的目标。Yu说："我非常自豪，我们已经能够解决这个长期存在的问题--我们建立了一个高效的方法，这将为新的研究打开许多道路。"领导这项研究的ShankarBalasubramanian教授、爵士说。"化学地图是一种强大的新方法，可以检测基因组中小分子与DNA或DNA相关蛋白结合的部位。它提供了关于一些药物疗法如何与人类基因组相互作用的巨大洞察力，并使开发更有效和更安全的药物疗法变得更加容易。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342747.htm