所有的阿拉比卡咖啡在基因上相似，但为什么咖啡豆的味道会如此不同呢?

排序工作发现，风味变化主要是染色体水平变化的结果。

　　

即使哥伦比亚单一产地的咖啡豆与埃塞俄比亚一批咖啡豆的烘焙和研磨方式相同，咖啡鉴赏家也能分辨出两者的区别。但一项研究发现，世界各地咖啡品种的风味和其他特征的差异并不是单个基因的差异。相反，它们似乎主要是染色体大规模交换、删除和重排的结果。

迄今为止最完整的阿拉比卡咖啡基因组测序显示，不同品种之间DNA链中的“字母”只有轻微的差异。意大利乌迪内大学的植物遗传学家、该研究的作者之一Michele Morgante说:“如果你观察单核苷酸的变异，你会发现任何地方的水平都比其他物种低10到100倍。”

Morgante和他的团队使用了新一代测序技术，该技术可以不间断地读取长达数十万个碱基对的DNA链，并且比以前的技术具有更高的准确性。研究结果发表在今天的《Nature Communications》上。

“有了这些技术，组装基因组变得容易得多，你也可以组装以前无法进入的区域，”Morgante说。

啤酒里有什么?

咖啡的基因构成不容忽视。在2022-23年期间，种植和销售了1000万吨这种作物。我们喝的咖啡来自两种:Coffea canephora，也被称为罗布斯塔（robusta），和Coffea arabica，被称为阿拉比卡（arabica）。在许多情况下，两种咖啡豆混合在一起制作配拼咖啡。但是单一品种的咖啡豆也会被烘烤出售。总体而言，阿拉比卡咖啡豆约占咖啡总销量的56%。

生物体的大多数遗传变异来自于与其他物种的杂交。然而，这对阿拉比卡咖啡来说是相对罕见的，因为它的每条染色体都有两个以上的拷贝——这种现象被称为多倍体。canephora咖啡每条染色体有两个副本，而arabica咖啡则有多个副本。这使得阿拉比卡咖啡更难与其他物种杂交。

因此，阿拉比卡咖啡单核苷酸变异的主要来源是突变，随着时间的推移，突变以稳定的速率发生。然而，这个物种也相对年轻，在过去的5万年里，它是罗布斯塔咖啡和另一种没有被广泛种植的咖啡品种——eugenioides的杂交品种。

说:“从基本上没有变异的单一植物开始，你创造了整个物种，然后你所拥有的变异只是自那次事件以来发生的新突变。”

加州大学戴维斯分校咖啡中心的退休遗传学家Juan Medrano说，尽管如此，阿拉比卡咖啡的物理特性还是有很大的差异，包括咖啡豆的不同风味和抗病能力的差异。“我们总是在谈论DNA水平上的低可变性，但在结构水平上，在染色体水平上，在缺失和插入水平上，都存在可变性。”

该研究发现了显著的染色体重排的证据，特别是在一种叫做波旁咖啡的阿拉比卡咖啡品种中。有缺失，染色体片段缺失——在某些情况下是大块缺失——甚至整个染色体缺失。Morgante说:“在一些品种中，你要么只有3个(染色体)拷贝——比如说2个canhoides, 1个eugeniides——在另一个品种中，有5个拷贝——2个eugeniides, 3个canhoides。”

宝贵的资源

亚斯亚贝巴大学生物技术研究所的植物遗传学家Kassahun Tesfaye说，除了揭示阿拉比卡咖啡的表型变异外，测序的基因组将成为咖啡育种者的宝贵资源，特别是在疾病和气候变化挑战咖啡的长期可持续性的情况下。

Tesfaye说:“对基因组进行适当的深入了解，基本上可以帮助我们了解这种作物是如何进化的，也可以帮助我们了解咖啡的基因组与它的亲本一致。”

这项工作还将为咖啡育种计划——甚至可能是基因改造——提供信息，以选择有利的特性，例如对一种叫做咖啡锈病的真菌的抵抗力或低咖啡因含量。现在的挑战是将对基因组的理解转化为咖啡育种者的实际成果。

Tesfaye说:“我们需要为育种者(主要是发展中国家的育种者)提供成套工具，以培育低咖啡因品种、培育特定疾病[抗性]品种、培育高产品种。”