Hệ gen cà phê đã được giải trình tự

Hệ gen cà phê lần đầu tiên được giải trình tự đã giúp chúng ta có cái nhìn gợi mở hơn về hương vị và những điều bí mật ẩn sâu bên trong thứ đồ uống làm mê hoặc cả thế giới. Theo như công bố trên tạp chí Science trong tháng 9/2014 này, enzyme chịu trách nhiệm sản xuất caffeine có trong cà phê hoàn toàn khác biệt so với những enzyme tạo caffeine có trong trà và sô cô la.

“Hệ gen của cà phê chắc chắn sẽ giúp chúng ta mở ra những kiến thức mới lạ về thứ đồ uống đánh thức cả thế giới vào mỗi buổi sáng” Victor Albert từ Đại học SUNY Buffalo đã nói như vậy. “Bằng việc quan sát những họ gen nào phát triển trong thực vật, và mối quan hệ giữa cấu trúc hệ gen cà phê và các hệ hệ gen khác, chúng ta có thể tìm ra các con đường chuyển hóa enzyme đặc biệt, và còn có thể còn là một câu chuyện dài về caffeine”.

Coffea canephora hay còn biết tới với cái tên cà phê robusta, chiếm tới 30% tổng sản lượng cà phê trên thế giới, tương đương với 8,7 triệu tấn hằng năm hay 2,25 tỷ cốc cà phê mỗi ngày. Một loại cà phê khác là cà phê arabica chiếm phần lớn tổng sản lượng cà phê còn lại, mặc dù lượng caffeine thấp hơn so với robusta nhưng arabica lại có hệ gen phức tạp hơn rất nhiều.

 

Images: Caroline Gagné via Flickr

Để có thể lắp ráp nên hệ gen phác thảo (draft genome) cho Coffea canephora, một hội đồng khoa học được dẫn dắt bởi Albert và các cộng sự từ Viện nghiên cứu và phát triển Pháp và Trung tâm giải trình tự quốc gia Pháp đã cùng nhau giải mã và tạo nên được bản đồ hệ gen có độ dài tổng cộng 568.6 megabase.

Nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng các phần mềm phân tích trình tự protein và so sánh kết quả cà phê với nho, cà chua và Arabidopsis. Nhóm đã xác định được 16.000 gen có nguồn gốc tổ tiên từ một gen tiền sử (last common ancestor). Các nhà khoa học cũng đã khẳng định những gen liên quan đến kháng bệnh và sản xuất caffeine là đặc trưng cho cây cà phê. Tổng quát lại, nhóm đã tách ra 25.574 gen mã hóa protein trong hệ gen Coffea canephora và 23 gen mới chỉ tìm thấy trong cà phê.

Hệ gen của cà phê robusta sau khi được lắp ráp cũng chỉ ra enzyme chính phụ trách sản xuất caffeine là N-methytransferases là hoàn toàn độc lập với những gen có trong cacao và trà. Như vậy là những gen tạo caffeine từ những cây này không được di truyền từ cùng một tổ tiên chung.

Tuy nhiên vai trò của caffeine trong cây cà phê là gì? Nó có thể bảo vệ cây cà phê khỏi các loài sâu ăn lá, và khi lá cây của chúng rụng xuống nền đất, nồng độ caffeine cao sẽ giúp ngăn chặn sự phát triển của các loài thực vật sống cạnh tranh với cây cà phê xung quanh đó. “Caffeine cũng giúp hình thành thói quen cho những loài thụ phấn, khiến cho những con ong lúc nào cũng muốn quay lại cây cà phê, điều này cũng giống như con người khi bị nghiện cà phê”, Albert nói với Nature. Hơn nữa, trải qua thời gian tiến hóa, hệ gen cà phê không tái bản nhân ba hay tái bản nhân đôi một cách ồ ạt, thay vào đó các nhà khoa học nghĩ rằng chúng chỉ tái bản nhân đôi từng gen riêng lẻ, ví dụ như caffeine.

Công trình nghiên cứu này không chỉ giúp các nhà khoa học cải thiện các giống cà phê, mà còn tăng cường khả năng chống chịu với sự khắc nghiệt của thời tiết như biến đổi khí hậu.

Link: http://www.sciencemag.org/content/345/6201/1181

Nguồn: IFLSciene