科学研究

当前位置:>首页>科研动态

我所咖啡资源育种团队在咖啡资源分类与进化研究取得新进展

作者:黄丽芳 来源:香料饮料研究所 发表时间:2020-03-25 点击: 【字号:    打印

      咖啡为世界第一大饮料作物。全世界有80多个国家和地区种植咖啡,是“一带一路”沿线热带国家农业收入的重要来源,在全球经贸活动及人类生产生活中发挥着重要作用。


      C. arabica、C. canephora和C. excelsa是世界知名的三大咖啡遗传资源,其中,C. arabica为异源四倍体,而C. canephora和C. excelsa为二倍体。近年来,主导品种C. arabica咖啡易受病害干扰,限制了品质和产量的提升,影响咖啡种植农户收益和全球咖啡贸易。将具有特殊风味物质和抗病等优异性状的等位基因导入主导品种C. arabica咖啡,以期获得优质、抗逆的新品种是咖啡育种工作者的首要任务,而解析三大类咖啡遗传资源的遗传与分化关系是咖啡分子育种的关键所在。因此,我所咖啡资源育种研究团队联合中科院武汉植物园对来自世界20多个国家的三大遗传类群咖啡93份核心资源进行全基因组重测序分析,挖掘出15367960个单核苷酸多态性(SNPs)。通过种群进化、种群分层分析发现三大遗传咖啡类群高度分化,C. arabica和C. canephora遗传类群亲缘关系较密切;基因标注和候选基因功能富集分析,发现每个谱系中大多基因是独立选择,只有少数两个或三个是平行选择,而这些基因可能有助于适应性进化。同时,研究进一步分析了与咖啡因和风味物质合成相关的基因和SNP位点在三个遗传类群分裂过程中的差异,明确了咖啡因N-甲基转移酶(NMTs)是咖啡因合成途径中最重要的酶,一些咖啡类脂相关的SNPs在不同物种间表现出明显的等位基因频率偏差。该结果为咖啡优异性状候选基因挖掘、亲本选配等咖啡分子辅助育种提供理论依据。


      该研究主要得到国家自然科学基金、海南省自然科学基金等项目支持。研究论文“Resequencing 93 accessions of coffee unveils independent and parallel selection during Coffea species divergence”,发表在国外知名期刊Plant Molecular Biology。

93份咖啡资源系统发育树



三大类咖啡的系统发育树