Se da a conocer el primer acceso totalmente abierto a la secuencia de genoma del café Arábica

La asociación dirigida por Illycaffe̱y y Lavazza da a conocer por completo la nueva secuencia de genoma del café; ayudará a la industria del café a prepararse para el cambio climático y a mejorar la calidad 

Hoy, una asociación liderada por illycaffè y Lavazza, junto al Istituto di Genomica Applicata, IGA Technology Services, ADN Analytica, y las Universidades de Trieste, Udine, Padova y Verona, publicó los resultados del Proyecto de Secuenciación Genómica del café Arábica. Este logro único en la investigación del genoma acelerará los esfuerzos científicos para garantizar el futuro de la agricultura del café, que se ve amenazado por el cambio climático. World Coffee Research (una organización sin fines de lucro de investigación y desarrollo global de la industria del café) está haciendo que la secuencia del genoma esté disponible a través de su sitio web hoy (worldcoffeeresearch.org/genoma). Es la primera secuencia de genoma del café Arábica totalmente disponible para el público. 

El estudio fue coordinado inicialmente por el profesor Giorgio Graziosi de ADN Analytica Srl. La asociación de investigadores italianos, junto a los líderes mundiales del mercado del café, illycaffè y Lavazza, es un ejemplo importante de colaboración entre los sectores privado y público.

El café tiene un valor de alrededor de 160 mil millones al año y emplea a más de 25 millones de familias de agricultores en todo el mundo, según la International Coffee Organization. 

Colaboración pública-privada para abordar las amenazas del cambio climático 

“La investigación del genoma no solo es un ejemplo brillante de colaboración entre el sector público y privado”, dice Andrea Illy, presidente de Illycaffè, “sino también es un paso importante para apoyar a los caficultores en todo el mundo, quienes ya están enfrentando los daños del cambio climático. Como lo indicó otro proyecto de investigación común, también desarrollado con los colegas de Lavazza junto a la Universidad del Instituto de Columbia liderado por Jeffrey Sachs en 2015, el suelo adecuado para el café Arábica podría reducirse a la mitad para el año 2050

debido al cambio climático, al mismo tiempo que se prevé una demanda global de casi el doble. La investigación y la innovación son las formas más importantes de combatir esta amenaza. Hacer que los resultados de la investigación estén disponibles para todos es lo correcto y maximizará el impacto del esfuerzo global para hacer que el café sea más sostenible”. 

Mejor café en el horizonte 

“Estamos orgullosos de haber contribuido a la presentación del ADN de Arábica, una iniciativa increíblemente importante para el sector del café llevada a cabo por un equipo interdisciplinario de investigadores. Los resultados de este proyecto destacan la importancia de trabajar en un enfoque precompetitivo, que a su vez ayude a mejorar toda la cadena de suministro de producción del café”, comenta Giuseppe Lavazza, vicepresidente de Lavazza. “La secuenciación del genoma del café nos da la capacidad de ‘leer’ la planta e identificar con precisión sus orígenes, así como determinar, por ejemplo, los genes que le dan cierta resistencia a enfermedades o infecciones. Esto podría dar como resultado un producto final de café de calidad superior según criterios objetivos. De hecho, una calidad excelente es el objetivo final que nuestra empresa siempre ha buscado y que es el foco de nuestros proyectos de investigación en marcha”. El café Arábica es una de las dos especies del género Coffea que se consume a nivel mundial. Es reconocida por su alta calidad y representa más del 60 % de la producción de café en el mundo. 

Para el beneficio de los productores de café 

“Estamos emocionados de poder dar a conocer el genoma del café Arábica a la comunidad mundial de investigación y café de manera libre y abierta”, dice Tim Schilling, director ejecutivo y fundador de World Coffee Research. “La investigación genética avanzada es esencial para el futuro del café como un cultivo sostenible y para explorar la emocionante diversidad de sabores que se encuentran en el café. Tener acceso a un genoma secuenciado completo es un precursor esencial para desbloquear el potencial de investigación genética que nos permitirá transformar la producción de café. El uso de avances en la ciencia del ADN para beneficio de los productores de café en todo el mundo es la razón por la que existe una investigación colaborativa en la industria, como World Coffee Research. Nuestros científicos esperan trabajar con otras organizaciones, países y gobiernos para hacer uso de los tesoros dentro de este genoma para hacer que el café sea más rentable para los agricultores y tenga un mejor sabor para los consumidores”.

En muchos países tropicales donde se cultiva el café, la producción de café contribuye de manera esencial a la economía nacional y es uno de los productos agrícolas más importantes del mundo. Las mejoras en la producción de café ocasionadas por la genética aplicada avanzada tendrán un impacto económico positivo importante a nivel global. 

Avances en la producción sostenible de café

Según la Organización para la Alimentación y la Agricultura, “la secuenciación del genoma tiene

el poder de revolucionar la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible”. El acceso al genoma del café Arábica permite que los agricultores de café aceleren los esfuerzos para aumentar la productividad, la calidad y la rentabilidad del café en todo el mundo. La mayoría de los países en que crece principalmente el café Arábica ya han visto una producción decreciente en las últimas décadas.

Tener una secuencia de genoma disponible permite a los investigadores comprender y enfocarse en los rasgos agronómicos clave que importan a los agricultores y bebedores de café; por ejemplo, sabores mejores o novedosos, maduración uniforme de frutas, resistencia a la enfermedad, adaptación a los climas más calientes y más secos del futuro o adaptabilidad al crecimiento bajo sombra. Se espera que dichos esfuerzos tengan beneficios considerables para los agricultores y bebedores de café y el medioambiente.

Las secuencias del genoma para otros cultivos permitieron a los cultivadores identificar los mecanismos genéticos y moleculares que sincronizan el proceso de maduración, mejorar la resistencia de las plantas a enfermedades e infecciones devastadoras y adaptar las plantas para cambiar las condiciones climáticas como, por ejemplo, la elevación de la temperatura, las sequías prolongadas y las grandes inundaciones. 

Develar un misterio complejo 

“Este proyecto de investigación sumamente ambicioso ha tenido como resultado la secuenciación y reconstrucción del genoma del café Arábica, una planta común que tiene un conjunto duplicado de cromosomas en comparación con otras especies cultivadas principales, Coffea canephora (también denominado Robusta)”, explica la profesora Michele Morgante, directora científica de Istituto di Genomica Applicata. “Una de las principales dificultades fue distinguir entre las secuencias derivadas de los dos genomas progenitores de Arábica, Coffea canephora y Coffea eugenioides, que son extremadamente similares. Para abordar este problema, utilizamos un enfoque jerárquico de secuenciación, en el cual el genoma se divide en porciones relativamente pequeñas antes de ser reconstruido. Estamos sumamente orgullosos de ser los primeros en dar a conocer la secuencia del genoma del café Arábica y ponerlo a disposición de la comunidad científica”.

El café Arábica es una especie genéticamente compleja que lleva cuatro copias de cada uno de los 11 cromosomas (44 en total). Los científicos llaman a esta especie tetraploide. Arábica es la única especie tetraploide en la familia Coffea. Técnicamente, se describe como un genoma alotetraploide, el resultado de una hibridación entre los padres diploides Coffea xanephora y Coffea eugenioides.

Esta secuencia del genoma se derivó de una planta de café Arábica de la variedad bourbon roja.

El genoma se secuenció con la tecnología Illumina en el Istituto di Genomica Applicata en Udine, Italia. Dada la complejidad inherente del trabajo con un genoma tetraploide, la secuenciación se hizo con un enfoque “jerárquico” en lugar del enfoque “shotgun” del genoma, más completo y común. El genoma fue registrado desde las Universidades de Padova y Verona. El registro fue

respaldado por la secuenciación de ARN de 12 muestras diferentes derivadas de 8 órganos diferentes. 

Números y hechos clave: 

- Se clonaron 36 864 fragmentos genómicos en cromosomas artificiales bacterianos (BAC) y se secuenciaron en 96 grupos de 384 clones 

- Se produjeron 488 mil millones de pares de bases, correspondientes a 132 equivalentes de genoma

- Se calculó que el tamaño del genoma era de 1,3 Gb, según un análisis de los k-mers

- Se generaron 96 conjuntos independientes, utilizando los programas de software ABySS y SSPACE y, luego, se fusionaron para generar un archivo multifasta (descargable y disponible a continuación). 

- La secuencia contiene 15 100 millones de pares de bases, divididos en 164 254 secuencias de andamios 

- 78 311 genes se predijeron y registraron funcionalmente en el café Arábica 

El primer genoma de Arábica de acceso totalmente abierto 

Esta es la primera vez que se están haciendo públicos los datos sin procesar para un genoma de café Arábica. Los archivos de datos de acceso abierto pueden ser descargados por investigadores en cualquier parte del mundo en el sitio web de World Coffee Research (worldcoffeeresearch.org/genoma).

Las herramientas para permitir la exploración del genoma se darán a conocer en las próximas semanas.

Esta acción sigue al anuncio de secuenciación del genoma del café Arábica que brindó la asociación en marzo de 2014.