Ahora, un equipo internacional de investigadores codirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), ha logrado un gran avance que ayuda a proteger las plantas de Arábica (Coffea arabica) contra la enfermedad fúngica llamada roya del café.

Los otros codirectores del estudio, publicado en Nature Genetics , tienen su sede en la empresa de alimentos y bebidas más grande del mundo, Nestlé, la Universidad de Montpellier en Francia y la Universidad de Buffalo en Estados Unidos.

Los científicos mapearon, con gran detalle, todo el material genético (o genomas) del Arábica y de dos plantas de café relacionadas. Esto permitió al equipo identificar una nueva combinación de genes compartidos por las plantas que son resistentes a la roya del café. Con los datos sobre los genomas, también se pueden identificar otros rasgos útiles en las plantas de café.

El descubrimiento de los genes de resistencia abre el camino para proteger mejor la dosis diaria de los amantes del café y mantener el sabor de alta calidad de su bebida, apoyando así a una industria que emplea a millones de trabajadores. Según la Organización Internacional del Café, el sustento de 125 millones de personas en todo el mundo depende del negocio del café.

La roya del café ha causado estragos en las naciones productoras de café y continúa acabando con las plantaciones de café en la actualidad. La Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional estimó que entre 2012 y 2014, un brote de roya del café causó alrededor de mil millones de dólares en daños económicos en América Latina.

El profesor asistente Jarkko Salojarvi de la Facultad de Ciencias Biológicas de NTU, quien codirigió el equipo de investigación, dijo:"Las secuencias genómicas de alta calidad de las tres especies de plantas, junto con las secuencias genéticas candidatas para la resistencia a la roya del café, forman la piedra angular para cultivar nuevas variedades de plantas de Arábica que sean más adaptables al cambio y más resistentes a las enfermedades causadas por patógenos como los hongos."

En el proyecto participó un gran consorcio de investigadores y mejoradores de café de Australia, Bélgica, Brasil, Canadá, China, Colombia, Finlandia, Francia, Alemania, Indonesia, Italia, Países Bajos, Sudáfrica, España, Suiza, Uganda y Estados Unidos.

El Dr. Patrick Descombes, experto principal en genómica de Nestlé Research y uno de los codirectores del estudio, dijo:"Si bien existen otras referencias públicas para el Arábica, la calidad del trabajo de nuestro equipo es extremadamente alta. Utilizamos tecnologías de última generación". Enfoques genómicos de última generación, incluida la secuenciación de alto rendimiento de lecturas largas y cortas, para crear la referencia de Arábica más avanzada, completa y continua hasta la fecha".

Pobre variabilidad genética

Las plantas de Arábica tienen una baja diversidad genética, lo que las hace susceptibles a plagas y enfermedades. Las plantas cultivadas normalmente no tienen el rasgo genético que les confiere resistencia a la roya del café, causada por el hongo Hemileia vastatrix.

Los hongos forman manchas de color amarillo anaranjado en las hojas de las plantas de café, que eventualmente se marchitan y caen. La pérdida de hojas reduce la calidad y cantidad de las bayas de las plantas cosechadas para preparar café.

Para evitar una destrucción potencialmente desastrosa de las plantas de Arábica en todo el mundo debido a la roya del café, los científicos estudiaron los orígenes genómicos y la historia de reproducción de la planta.

Lo hicieron trazando las secuencias genómicas altamente detalladas del Arábica y de dos plantas productoras de café relacionadas, Robusta (C. canephora) y C. eugenioides, que son los ancestros actuales del Arábica.

Esto se hizo utilizando técnicas avanzadas, a saber, la tecnología de alta fidelidad PacBio para secuenciar ADN con alta precisión y captura de conformación cromosómica de alto rendimiento para crear mapas 3D detallados de cómo interactúan los diferentes segmentos de ADN. Los datos de los genomas están disponibles públicamente.

El análisis de los científicos sugirió que la resistencia a la roya de la hoja del café en Arábica puede haberse perdido cuando las plantas de Arábica se cultivaron ampliamente, ya que todas las plantas de café Arábica cultivadas se derivan de la misma cepa con muy poca variabilidad genética.

Sin embargo, en 1927 se encontró en la isla de Timor un híbrido de Arábica y Robusta resistente a la enfermedad. Desafortunadamente, la resistencia tiene una contrapartida, ya que el híbrido no produce café con un sabor tan bueno como el de otras plantas de Arábica. P>

Sin alternativas, los descendientes de la planta híbrida de Timor siguen siendo la base de todas las variantes resistentes a la roya del café.

Investigaciones anteriores descubrieron algunos genes que potencialmente conferían resistencia contra la roya de la hoja en diferentes plantas de café. Pero sin un mapa del genoma de las distintas plantas de café, era difícil identificar con precisión estos genes y determinar si también se encontraban en otras plantas de café, lo que aumentaría las posibilidades de que codificaran resistencia. El proceso de identificación de genes también fue lento.

Sin embargo, con la nueva investigación que mapea con gran detalle los genomas de diferentes plantas de café, la identificación de genes de resistencia será más rápida y precisa.

Utilizando la información del genoma de las plantas, los investigadores analizaron las variedades de café cultivadas más comunes, que representan alrededor del 95% de la producción mundial de café, y las compararon con los descendientes del híbrido Timor.

Esto les permitió encontrar una región de secuencias de ADN común entre diferentes plantas de café resistentes a la roya de la hoja, con una nueva combinación de genes basados ​​en Robusta que pueden transmitir resistencia en las plantas de Arábica en general. Conocer la existencia de estos genes compartidos aumenta en gran medida la probabilidad de que estas secuencias genéticas puedan efectivamente defenderse contra la roya de la hoja y podrían permitir a los obtentores seleccionarlas al cultivar nuevas variedades de café.

A través de su análisis, los investigadores también postularon que el Arábica surgió de un evento casual hace 350.000 a 610.000 años cuando las plantas Robusta y C. eugenioides fueron polinizadas naturalmente de forma cruzada para crear las primeras plantas de Arábica en la naturaleza.

Esta datación se sitúa entre estimaciones anteriores:una anterior sitúa el evento casual en una fecha tan reciente como hace 20.000 años, mientras que otras lo sitúan tan atrás como hace un millón de años. Los investigadores dijeron que la discrepancia de las cifras anteriores podría deberse a cambios históricos en el tamaño de la población de plantas silvestres y cultivadas, así como a las diferentes fuentes y la cantidad limitada de datos utilizados.

Al comparar las secuencias genómicas de alta calidad de Arábica con las de Robusta y C. eugenioides, el equipo de investigación descubrió que las tres especies siguen siendo muy similares genéticamente. Esto sugiere que en futuros programas de mejoramiento para garantizar que las plantas de Arábica tengan resistencia a las enfermedades, los mejoradores pueden considerar el uso de otras especies de café relacionadas, como Robusta y C. eugenioides.

Usar plantas de Arábica solas para mejorar el rasgo de resistencia es problemático porque el estudio encontró que incluso las variedades silvestres de Arábica, no solo las cultivadas, tienen una diversidad genética muy baja, lo que dificulta la reproducción para obtener resistencia a las enfermedades.

"La baja diversidad genética de las plantas de Arábica modernas, tanto cultivadas como silvestres, es un obstáculo para su reproducción utilizando variedades silvestres de las plantas. Pero las estrechas similitudes encontradas entre las plantas de Arábica, Robusta y C. eugenioides probablemente faciliten la introducción de rasgos interesantes de los dos últimos al Arábica", afirmó el profesor asistente Salojarvi.

Las secuencias genómicas altamente detalladas mapeadas para las tres plantas de café también significan que en el futuro podrían identificarse otros rasgos útiles, como la resistencia a la sequía, un mejor rendimiento de los cultivos y granos de café más aromáticos.

Estos rasgos se pueden identificar con marcadores genéticos, que se pueden utilizar para predecir el rendimiento futuro de las plántulas de café, en lugar de esperar años a que las plantas maduren y produzcan bayas para descubrirlo.

Dado que el híbrido de Timor resistente a la roya no produce un café tan bueno como el de las plantas Arábica habituales, los datos del genoma compilados ahora proporcionan una vía rápida para que los investigadores generen nuevas plantas resistentes a las enfermedades que aún conserven su sabor sublime, suave y dulce sabor del Arábica que disfrutan los amantes del café en todo el mundo.