Sequência do genoma do Coffea arabica é liberada ao público

Uma parceria liderada pela illycaffè e pela Lavazza, junto com o Istituto di Genomica Applicata, o IGA Technology Services, a DNA Analytica e as Universidades de Trieste, Udine, Padova e Verona, divulgou os resultados do Projeto de Sequenciamento do Genoma do Coffea arabica. É uma conquista única na pesquisa genômica, que acelerará os esforços científicos para garantir o futuro da agricultura cafeeira, ameaçada pelas mudanças climáticas.

A World Coffee Research (organização sem fins lucrativos de pesquisa e desenvolvimento da indústria global do café) está disponibilizando a sequência do genoma através de seu website (worldcoffeeresearch.org/genome). Esta é a primeira sequência do genoma de Coffea arabica totalmente disponível ao público.

O estudo foi inicialmente coordenado pelo professor Giorgio Graziosi, da DNA Analytica Srl. A parceria entre pesquisadores italianos e líderes mundiais do mercado de café, como illycaffè e Lavazza, é um exemplo da importância da colaboração entre os setores público e privado. Anualmente, a indústria do café gera uma receita de cerca de US$ 160 bilhões e emprega mais de 25 milhões de famílias de agricultores em todo o mundo, de acordo com dados da Organização Internacional do Café.

Colaboração público-privada para enfrentar as ameaças da mudança climática

“A pesquisa do genoma não é apenas um exemplo brilhante de colaboração entre os setores público e privado”, diz Andrea Illy, Presidente da illycaffè, “mas é também um importante passo para dar suporte aos cafeicultores do mundo todo, que enfrentam os danos da mudança climática. Como já foi indicado em outro projeto de pesquisa, também desenvolvido com os colegas da Lavazza em conjunto com o Earth Institute of Columbia University, liderado por Jeffrey Sachs em 2015, a área adequada para o cultivo do café arábica pode ser reduzida em metade até 2050 devido à mudança climática. Ao mesmo tempo, espera-se que a demanda global quase dobre. A pesquisa e a inovação são uma das formas mais importantes de combater essa ameaça. Deixar  os resultados da pesquisa disponíveis para todos é a coisa certa a se fazer, o que vai maximizar o impacto do esforço global para tornar o café mais sustentável”.

Melhor café no horizonte“Estamos orgulhosos de ter contribuído para o desenvolvimento do DNA do Arábica, uma iniciativa importante para o setor cafeeiro, conduzida por uma equipe multifuncional de pesquisadores. Os resultados deste projeto destacam a importância de trabalhar em uma abordagem pré-competitiva, e que ajudará a melhorar toda a cadeia de fornecimento da produção de café”, comenta Giuseppe Lavazza, Vice-Presidente da Lavazza. “O sequenciamento do genoma do café nos dá a habilidade de ‘ler’ a planta e identificar precisamente suas origens, e de também determinar, por exemplo, os genes que lhe conferem certa resistência a doenças ou infecções. Isso pode resultar em um produto final com café de qualidade superior, baseado em critérios objetivos. De fato, excelente qualidade é o objetivo final que nossa empresa sempre buscou, e é também o foco de nossos projetos de pesquisa em andamento”. A Coffea arabica é uma das duas espécies do gênero Coffea consumidas globalmente. É reconhecida pela alta qualidade e representa mais de 60% da produção de café do mundo.

Para o benefício dos produtores de café“Estamos entusiasmados em poder transmitir esse genoma de Arábica para a cafeicultura global e para a comunidade de pesquisadores de forma livre e aberta”, declara Tim Schilling, CEO e fundador da World Coffee Research. “O avanço da pesquisa genética é essencial para o futuro do café como uma cultura sustentável e para explorar a incrível diversidade de sabores encontrados no café. Ter acesso a todo um genoma sequenciado é um precursor essencial para desvendar o potencial da pesquisa genética para transformar a produção do café. Utilizar os avanços da ciência do DNA para o benefício dos produtores de café em todo mundo é a razão pela qual existe uma organização de pesquisa colaborativa sem fins lucrativos como a World Coffee Research. Nossos cientistas estão ansiosos para trabalhar com outras organizações, países e governos, fazendo uso dos tesouros dentro deste genoma e tornando o café mais lucrativo para os agricultores, além de mais saboroso para os consumidores”. Em muitos países tropicais, onde o café é cultivado, a produção do grão é um contribuinte essencial para a economia nacional, além de ser uma das commodities agrícolas mais importantes do mundo. Melhorias na produção de café graças à avançada aplicação genética terão um impacto econômico positivo importante globalmente.

Avanço da produção sustentável de caféDe acordo com a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura, “o sequenciamento do genoma tem o poder de revolucionar a segurança alimentar e a agricultura sustentável”. O acesso ao genoma do café Arábica permite que os produtores de café acelerem os esforços para aumentar a produtividade, qualidade e lucratividade do café em todo o mundo. A maioria dos países que cultivam predominantemente café Arábica já registrou queda na produção nas últimas décadas.A disponibilização de uma sequência genômica permite que os pesquisadores entendam e direcionem as principais características agronômicas importantes para os produtores e os consumidores de café, como por exemplo, melhores ou novos sabores, amadurecimento uniforme dos frutos, resistência a doenças, adaptação para climas mais quentes e secos do futuro ou adaptabilidade ao crescimento sob sombra. Espera-se que tais esforços tragam benefícios consideráveis para os cafeicultores, os consumidores de café e o meio ambiente.As sequências genômicas de outras culturas permitiram aos produtores identificar os mecanismos genéticos e moleculares que sincronizam o processo de maturação, melhorar a resistência das plantas às devastadoras doenças e infecções e adaptar as plantas às mudanças das condições climáticas, incluindo o aumento das temperaturas, secas prolongadas e inundações.

Desvendando um complexo mistério

“Este projeto de pesquisa altamente ambicioso resultou no sequenciamento e reconstrução do genoma de Coffea arabica, uma planta comum que possui um conjunto duplicado de cromossomos em comparação com outra espécie muito cultivada, a Coffea canephora (também conhecida como Robusta)”, explica o professor Michele Morgante, diretor científico do Istituto di Genomica Applicata. “Uma das principais dificuldades foi distinguir entre as sequências derivadas dos dois genomas progenitores do Arábica, Coffea canephora e Coffea eugenioides, que são extremamente semelhantes. Para resolver esse problema, utilizamos uma abordagem de sequenciamento hierárquico, na qual o genoma é dividido em partes relativamente pequenas antes de ser reconstruído. Estamos extremamente orgulhosos por sermos os primeiros a divulgar a sequência do genoma do Arábica e disponibilizá-lo para a comunidade científica”.

Coffea arabica é uma espécie geneticamente complexa, contendo quatro cópias de cada um dos 11 cromossomos (total de 44). Os cientistas chamam isso de uma espécie tetraplóide. Arábica é a única espécie tetraplóide da família Coffea. Tecnicamente, é descrito como um genoma alotetraploide, resultado de uma hibridização entre os pais diplóides Coffea canephora e Coffea eugenioides. Esta sequência do genoma foi derivada de uma planta Coffea arabica da variedade Bourbon Vermelho.

O genoma foi sequenciado com a tecnologia Illumina no Istituto di Genomica Applicata em Udine, na Itália. Dada a complexidade inerente de trabalhar com um genoma tetraplóide, ele foi sequenciado usando uma abordagem “hierárquica” em vez da abordagem mais comum. O genoma foi anotado a partir das Universidades de Padova e Verona. A anotação foi apoiada por sequenciamento de RNA de 12 amostras diferentes derivadas de 8 órgãos diferentes.

Números e fatos chave:

• 36.864 fragmentos genômicos foram clonados em cromossomos artificiais bacterianos (BACs, da sigla em inglês) e sequenciados em 96 conjuntos de 384 clones;• 488 bilhões de pares de bases foram produzidos, correspondendo a 132 equivalentes de genoma;• O tamanho do genoma foi estimado em 1,3 Gb, com base em uma análise k-mers;• 96 montagens independentes foram geradas, usando os programas de software ABySS e SSPACE, e depois mescladas para gerar um arquivo multifasta (disponível para download);• A sequência contém 1,51 bilhão de pares de base, divididos em 164.254 sequências de armações;• 78.311 genes foram previstos e funcionalmente anotados em Coffea arabica. O primeiro genoma de Arábica totalmente abertoEsta é a primeira vez que os dados brutos de um genoma de Coffea arabica estão sendo disponibilizados publicamente. Os arquivos de dados de acesso aberto podem ser baixados por pesquisadores em qualquer lugar do mundo pelo site da World Coffee Research (worldcoffeeresearch.org/genome). Ferramentas para permitir a navegação pelo genoma serão divulgadas nas próximas semanas. Esta ação segue o anúncio do sequenciamento do genoma de Coffea arabica feito pela parceria em março de 2014.