في خطوة هامة نحو تعزيز مستقبل زراعة البن، قام علماء من معهد الجينوم التطبيقي (IGA)، وهو مركز بحثي خاص غير ربحي يقع في إيطاليا، بإصدار تجميع جينوم محسن لنبات القهوة العربية بوربون. كشفت هذه الإصدارات الجديدة للجينوم عن إمكانية تمكين المربين من تطوير أصناف قهوة أكثر مرونة وأداءً عاليًا في المستقبل.
تعتبر هذه التجميعات التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات التسلسل الحديثة تطورًا على الجينوم الأولي لـ C. arabica، الذي تم تسليسله ونشره لأول مرة في عام 2018 من قبل نفس المجموعة بالتعاون مع World Coffee Research (WCR). يقدم الإصدار الجديد للجينوم تحليلاً أكثر شمولاً للهيكل الصبغي لأرابيكا، بما في ذلك المناطق التي كانت غير قابلة للوصول من قبل.
أكد الدكتور ميشيل مورجانتي، أحد مؤلفي الدراسة، سهولة تجميع الجينوم باستخدام التقنيات المتقدمة، مشيرًا إلى الإضاءة الحاسمة التي حصلوا عليها حول هيكل الجينوم، ووظيفته، وتطوره من التراث الجيني للأنواع الأم، C. canephora (المعروف تجاريا وعاميا باسم روبوستا) و C. eugenioides.
قام الباحثون أيضًا بتحليل جينومي لـ 174 عينة، حيث لوحظ نقص في التنوع الجيني داخل نوع أرابيكا. ومع ذلك، أظهر تحليلهم زيادة في التنوع في بعض الأصناف القهوة في مناطق جينومية معينة – نتيجة لاختلافات كروموسومية وحذف وقطع جينية تم التبرع بها من هجين الروبوستا وأرابيكا – والتي وصفوها بأنها “ربما ناتجة عن انتقالات مشتقة من ما يسمى هجين تيمور” في دراستهم المنشورة في Nature Communications.
تظهر هذه النتائج، التي تظهر مستوى منخفضًا من التباين على مستوى الحمض النووي ومستوى منخفضًا كبيرًا على مستوى الهيكل، كمورد مفيد لمربي القهوة الذين يركزون على التحسين الوراثي وتطوير الأصناف ذات الخصائص المرغوبة مثل مقاومة الآفات والأمراض ومقاومة المناخ.
قال الدكتور جورج بيرني، عالم أبحاث WCR في تربية النبات والجينوم، “تظهر هذه النتائج التأثير الإيجابي الكبير الذي يمكن أن تكون للاندماج البين الأنواع المحدود حتى في نوع منخفض التنوع مثل C. arabica”، مضيفًا “إنها تظهر أيضًا أن هناك تنوعًا كبيرًا داخل النوع يتم تجاهله – وكذلك أن هناك تحولات جديدة تحدث بشكل طبيعي في كل وقت وتقديم تنوع جديد من خلال عمليات الاندماج البين الأنواع. يجب على برامج التربية استخدام وإعادة تركيب هذا التنوع، حيث يمكننا من خلاله ضمان تحسين كبير في الأصناف وضمان الاستفادة الوراثية المستدامة على المدى القصير والطويل.”
قاد هذه الدراسة الدكاترة سيمون سكالابرين، ميشيل مورجانتي، وغابرييل دي غاسبيرو من معهد الجينوم التطبيقي. كما شارك الدكتور جورج بيرني من WCR والمربي الجزيئي السابق في WCR، لوسيل تونيوتي، كمساهمين داعمين. وقدمت شركات أعضاء WCR، إيلي كافيه ولافازا، التمويل للبحث الجديد.
جينوم البن العربي بوربون
يعتبر Coffea arabica نوعًا غير مضاعف الصيغ الصبغية، حاملاً أربع نسخ من الصيغ الصبغية الحادي عشر الطبيعية لجنس Coffea، مما يجعل الإجمال 44 (2n = 4x = 44). تقنيًا، يُصف بأنه جينوم مضاعف الصيغ، ناتج عن اختزال بين نوعين ثنائيي الصيغ، Coffea canephora و Coffea eugenioides، مما زاد عدد صيغ البن العربي إلى 44.
تفاصيل الأساليب المستخدمة لتوليد النسخة الأصلية والتحديث لجينوم بوربون موجودة في المقالات التالية: Scalabrin, S., Toniutti, L., Di Gaspero, G. et al. A single polyploidization event at the origin of the tetraploid genome of Coffea arabica is responsible for the extremely low genetic variation in wild and cultivated germplasm. Sci Rep 10, 4642 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-61216-7 Scalabrin, S., Magris, G., Liva, M. et al. A chromosome-scale assembly reveals chromosomal aberrations and exchanges generating genetic diversity in Coffea arabica germplasm. Nat Commun 15, 463 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44449-8
اعتراف المستخدم والوصول إلى بيانات الجينوم
قدمت الشراكة الإيطالية بقيادة إيلي كافيه ولافازا، بالتعاون مع World Coffee Research، جينوم Coffea arabica لأغراض البحث على أساس غير ربحي. يقر المستخدمون الذين يستخدمون بيانات الجينوم بأن البيانات غير قابلة للبراءة، ويتعهدون بالامتثال لجميع الإشارات واللوائح والإرشادات العلمية للبحث والنشر. ويتعهدون بالإشارة إلى المقالات ذات الصلة.
تتنازل مقدمو البيانات عن المسؤولية عن أي انتهاك لحقوق البراءات أو حقوق الطبع والنشر أو العلامات التجارية أو الحقوق الأخرى الملكية. كما يتنازلون عن المسؤولية عن صحة واكتمال وجودة وموثوقية المعلومات والنتائج التي يمكن الحصول عليها باستخدام البيانات، ولا يتحملون المسؤولية عن أي أضرار ناتجة عن استخدام البيانات. بالإضافة إلى ذلك، لا يتحملون مسؤولية التعامل مع البيانات من قبل الأطراف الثالثة، خاصة بعد الوصول غير المصرح به إلى شبكات وأنظمة World Coffee Research.
تشكل هذه الجهود التعاونية وإصدار تجميع الجينوم الجديد لحظة فارقة في بحث القهوة، مما يفتح آفاقًا لتطوير أصناف قهوة عربية أكثر متانة وتنوعًا.