La UB participa en la seqüenciació i lʼanàlisi del genoma del cafè
Investigadors de la Universitat de Barcelona i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat de la UB (IRBio) han participat en un consorci internacional que ha seqüenciat per primera vegada el genoma nuclear de lʼespècie de cafè Coffea canephora. Lʼestudi sʼha publicat a la prestigiosa revista científica Science i dóna noves claus sobre lʼevolució de la cafeïna. Els resultats mostren que els gens responsables de la cafeïna van evolucionar independentment dels gens amb funcions similars al te o al cacau.
Investigadors de la Universitat de Barcelona i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat de la UB (IRBio) han participat en un consorci internacional que ha seqüenciat per primera vegada el genoma nuclear de lʼespècie de cafè Coffea canephora. Lʼestudi sʼha publicat a la prestigiosa revista científica Science i dóna noves claus sobre lʼevolució de la cafeïna. Els resultats mostren que els gens responsables de la cafeïna van evolucionar independentment dels gens amb funcions similars al te o al cacau.
El catedràtic del Departament de Genètica de la Facultat de Biologia de la UB i investigador ICREA Acadèmia Julio Rozas i lʼinvestigador postdoctoral de la UB Pablo Librado han participat en lʼanàlisi de les seqüències dʼADN del cafè, com a membres dʼun consorci internacional liderat per lʼInstitut de Recerca per al Desenvolupament (IRD, França), el Centre Nacional de Seqüenciació (CEA-Genoscope, França) i la Universitat deBuffalo (Estats Units).
El cafè és el principal producte agrícola de molts països tropicals. Dʼacord amb estimacions de lʼOrganització Internacional del Cafè, lʼany 2013 es van produir més de 8,7 milions de tones de cafè, els ingressos procedents de les exportacions van pujar a 15,4 milers de milions en el període 2009-2010, i el sector donava feina a prop de 26 milions de persones a 52 països durant lʼany 2010.
Tal com explica Philippe Lashermes, investigador de lʼIRD i un dels coordinadors del consorci, «el cafè és tan important per als matiners de cada dia com ho és per a lʼeconomia global». En conseqüència, «la seqüenciació del genoma podria ser un pas significatiu cap a la millora del cafè». Segons lʼexpert, «mirant el genoma del cafè i els seus gens específics, vam poder treure algunes conclusions sobre allò que fa que el cafè sigui especial».
Un programa informàtic desenvolupat a la UB
Lʼequip de recerca va crear un mapa dʼalta qualitat del genoma de lʼespècie de cafè Coffea canephora, que representa al voltant del 30 % de la producció mundial. A continuació, els científics van comparar les seqüències i les posicions dels gens del cafè amb altres espècies.
Per portar a terme aquesta anàlisi, els investigadors de la UB van utilitzar un potent programa bioinformàtic de creació pròpia anomenat BadiRate, el qual permet analitzar el guany i la pèrdua de gens al llarg de lʼevolució. «Hem fet servir el BadiRate per determinar el tipus de gens que han incrementat significativament el seu nombre de còpies en el llinatge del cafè. Aquests tipus de gens que sʼhan ”expandit” de manera específica en el llinatge del cafè són candidats potencials per comprendre les particularitats i evolució molecular dʼaquesta espècie», explica el professor Pablo Librado, membre del Grup de Recerca de Genètica Molecular Evolutiva de la UB.
La cafeïna, sense un ancestre comú
El cafè presenta ampliades les N-metiltransferases, uns enzims que estan implicats en la creació de la cafeïna a la planta. Els investigadors van trobar que aquests enzims del cafè estan filogenèticament més relacionats entre ells que amb altres N-metiltransferases del te i el cacau. Aquesta troballa suggereix que la síntesi de cafeïna es va desenvolupar de manera independent en el cafè.
Segons Victor Albert, professor de la Universitat de Buffalo, «observant les famílies de gens que es troben expandides a la planta i la relació entre lʼestructura del genoma del cafè i la dʼaltres espècies, hem estat capaços dʼaprendre sobre el camí evolutiu independent del cafè, incloent-hi la història de la cafeïna».
Entre els resultats, també es va comprovar que, en comparació amb altres espècies de plantes, com ara el raïm i el tomàquet, el cafè alberga grans famílies de gens que es relacionen amb la producció de compostos alcaloides i flavonoides, que contribueixen a aspectes com ara lʼaroma de cafè i la seva amargor.
Lʼestudi també ha permès entendre millor lʼevolució de lʼestructura del genoma del cafè. «Amb el temps evolutiu, el genoma del cafè no es va triplicar com en els seus parents: el tomàquet i el xili. Contràriament, manté una estructura genòmica similar a la del raïm», assenyala Patrick Wincker, investigador del CEA-Genoscope. «Així —continua—, la diversificació evolutiva del genoma del cafè va ser impulsada probablement per duplicacions de gens particulars, en lloc de duplicacions del genoma sencer».
Aquests resultats contrasten amb el que sʼobserva a altres plantes, on sʼha suggerit que la diversificació de les espècies és deguda a la presència de duplicacions o triplicacions de tot el genoma. «El cafè forma part de la família de plantes Rubiaceae, que té prop de 13.000 espècies i és la quarta més gran del món; per tant, sense la duplicació del genoma en el seu origen, el cafè sembla trencar amb la idea dʼuna relació entre la duplicació del genoma i lʼalta biodiversitat», conclou France Denoeud, investigador del CEA-Genoscope.