A primeira sequência pública do genoma para Coffea arabica, a espécie responsável por mais de 70% da produção global de café, foi divulgada por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Davis.

O financiamento para o sequenciamento foi fornecido pelo grupo Suntory, uma companhia internacional de alimentos e bebidas localizada em Tóquio.

Foto: Mariana Proença/ Café Editora

Agora disponível para uso imediato por cientistas e cultivadores de plantas ao redor do mundo, a nova sequência do genoma foi postada no Phytozome.net, a base de dados pública para genômica vegetal comparativa coordenada pelo Instituto de Genoma Conjunto do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

Detalhes da sequência foram apresentados último dia 15 de janeiro, na Conferência de Genoma Vegetal e Animal, em San Diego.

O sequenciamento do genoma do C. arabica é particularmente significativo para a Califórnia, onde as plantas de café estão sendo cultivadas comercialmente pela primeira vez nos Estados Unidos e está surgindo uma indústria de café especial.

"Esta nova sequência genômica para o Coffea arabica contém informações cruciais para o desenvolvimento de variedades de café de alta qualidade, resistentes a doenças que podem se adaptar às mudanças climáticas que deverão ameaçar a produção global de café nos próximos 30 anos", disse Juan Medrano, geneticista da Faculdade de Ciências Agrícolas e Ambientais da UC Davis e co-pesquisador no sequenciamento.

"Esperamos que a sequência do C. arabica eventualmente beneficie todos os envolvidos com o café - de cafeicultores, cujos meios de vida são ameaçados por doenças devastadoras como a ferrugem do café, processadores de café e consumidores em todo o mundo", disse ele.

O sequenciamento foi conduzido através de uma colaboração entre Medrano, os cientistas de plantas, Allen Van Deynze e Dario Cantu, e a pesquisadora de pós-doutorado, Amanda Hulse-Kemp, todos da UC Davis.

Desafios amigáveis levaram ao sequenciamento do C. arabica
Há alguns anos, Medrano, nascido e criado na Guatemala, país produtor de café, foi estimulado por colegas da América Central a considerar a introdução de tecnologias genômicas para melhorar o C. arabica.

Em 2014, pesquisadores de outros locais sequenciaram o genoma do Coffea canephora – comumente conhecido como café robusta e usado para fazer blends de café e café instantâneo. Não houve, no entanto, nenhuma sequência de genoma acessível ao público do café de maior valor e geneticamente mais complexo, C. arabica.

Medrano ficou intrigado com o desafio de sequenciar o C. arabica, mas como geneticista animal, tinha experiência na genômica de animais de produção - e não de colheitas.

No entanto, ele rapidamente aproveitou a experiência do criador molecular, Van Deynze, diretor de pesquisa do Centro de Biotecnologia de Sementes da UC Davis e diretor associado do Centro de Criação de Plantas da UC Davis, bem como de Cantu, geneticista de plantas no Departamento de Viticultura Enologia da UC Davis.

O sequenciamento cruza com o nascimento da agricultura de café da Califórnia
Coincidentemente, a equipe de pesquisa da UC Davis foi apresentada ao agricultor, Jay Ruskey, que com a ajuda do conselheiro rural da Cooperativa de Extensão da Universidade da Califórnia, Mark Gaskell, estava cultivando as primeiras plantas de café comercial nos Estados Unidos continentais em sua fazenda Good Land Organics ao norte de Santa Barbara.

O café é uma cultura tropical, tradicionalmente cultivada ao redor do mundo em um cinturão geográfico que se estende em não mais de 25 graus norte ou sul do equador. Mas na fazenda da Costa Central de Ruskey, os cafezais estão produzindo grãos de café de alta qualidade a uma latitude de cerca de 19 graus ao norte de qualquer outra plantação comercial de café.

Ruskey também plantou cafezais em outras 20 fazendas que se estendem de San Luis Obispo ao sul de San Diego, lançando o que ele acredita que vai se tornar uma nova indústria de cafés especiais para a Califórnia.

Trabalhando com Ruskey, os pesquisadores da UC Davis coletaram material genético - amostras de DNA e RNA - de diferentes tecidos e estágios de desenvolvimento de 23 plantas de café Geisha cultivadas na Good Land Organics. A Geisha, conhecida por suas qualidades aromáticas únicas, é uma variedade do C. arabica de alto valor que se originou nas montanhas do oeste da Etiópia.

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O material vegetal de uma das árvores - UCG-17 Geisha - foi usado para desenvolver a sequência do genoma do C. arabica.

Genoma complexo do Coffea arabica
O C. arabica é um cruzamento híbrido derivado de duas outras espécies de plantas: C. canephora (café robusta) e o C. eugenioides, estreitamente relacionado. Como resultado desse cruzamento híbrido, o genoma complexo do C. arabica tem quatro conjuntos de cromossomos - diferentemente de muitas outras plantas e dos seres humanos, que têm apenas dois conjuntos cromossômicos.

Segredos genéticos revelados na variedade Geisha
Usando a tecnologia de sequenciamento desenvolvida pela Pacific Biosciences de Menlo Park, Califórnia, os pesquisadores da UC Davis estimaram que o UCG-17 Geisha tem um genoma composto por 1,19 bilhões de pares de bases - cerca de um terço dos pares do genoma humano.

O estudo usou uma combinação das últimas tecnologias para o sequenciamento do genoma e o compêndio do genoma de Dovetail Genomics de Santa Cruz, Califórnia, revelando um número estimado de 70.830 genes.

No futuro, os pesquisadores focarão na identificação de genes e vias moleculares associadas à qualidade do café, na esperança de que estes proporcionem um melhor entendimento dos perfis de sabor do café Geisha.

Eles sequenciaram amostras de 22 outros cafés Geisha para obter um vislumbre da variação genética dentro dessa variedade e entre outras 13 variedades de C. arabica, que também será importante para o desenvolvimento de plantas que podem resistir a doenças e lidar com outros problemas ambientais.

Sequenciamento do genoma é crucial para a indústria global
Jose Kawashima, presidente e CEO da Mi Cafeto Co. Ltd. em Tóquio, uma das principais companhias de cafés especiais de Japão, destacou a importância da descoberta para todos os níveis da produção mundial de café.

"Tendo trabalhado na indústria do café por mais de 40 anos e visitado fazendas de café em todo o mundo, nunca testemunhei tantas fazendas de café de qualidade C. arabica ameaçadas devido a questões de deterioração social e aos impactos das mudanças climáticas", disse Kawashima, que não estava diretamente envolvido no sequenciamento do genoma.

"Dessa forma, é urgente que esta descoberta científica seja usada para implementar melhorias práticas nas fazendas para sustentar o futuro da indústria do café. Se a sustentabilidade pode ser alcançada ao nível do produtor de café, então os amantes do café em países consumidores podem continuar a desfrutar de café de qualidade".

Esforço de sequenciamento financiado por Suntory
O financiamento para o projeto de sequenciamento foi realizado pelo grupo Suntory, através do Suntory Global Innovation Center Limited, localizado em Kyoto, Japão.

O sequenciamento do C. arabica foi de particular interesse para o grupo Suntory, cujas muitas marcas incluem bebidas de café, comercializadas no Japão.

"Antecipamos que a análise funcional dos genes identificados pelo sequenciamento do C. arabica levará ao desenvolvimento de novas variedades de café resistentes a doenças com características de sabor e aroma melhoradas", disse Yoshikazu Tanaka, gerente geral sênior do Suntory Global Innovation Center Limited.

"O Suntory Group vai continuar seus esforços de pesquisa e desenvolvimento para identificar fórmulas e matérias-primas para a criação de bebidas de café que têm maior valor agregado, com foco na segurança e no bom sabor”.


As informações são do site da UC Davis (https://www.ucdavis.edu)/ Tradução por Juliana Santin