Coffea charrieriana
Виды кофейного растения

Coffea charrieriana
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Королевство:Плантае
Клад :Трахеофиты
Клад :Покрытосеменные
Клад :Эвдикоты
Клад :Астериды
Заказ:Горечавки
Семья:Мареновые
Род:Coffea
Разновидность:
C. charrieriana
Биномиальное имя
Coffea charrieriana
Стофф. и Ф.Энтони

Coffea charrieriana , также известный как кофе Charrier , — это вид цветковых растений из рода Coffea . Эторастение кофе без кофеина , эндемичное для Камеруна в Центральной Африке . Это первый зарегистрированный Coffea без кофеина в Центральной Африке и второй, зарегистрированный в Африке . [2] Первый вид без кофеина был ранее обнаружен в Кении и назван C. pseudozanguebariae . [3] Международный институт исследования видов при Университете штата Аризона и комитет таксономистов и ученых проголосовали за C. charrieriana как за один из 10 лучших видов, описанных в 2008 году. [4]

Таксономия

Coffea charrieriana относится к семейству Rubiaceae и роду Coffea . В настоящее время насчитывается 120 видов Coffea , распространенных в тропической Африке и Азии , из которых два, Coffea arabica и Coffea canephora , доминируют в мировом производстве кофейных растений, составляя 99% продукции. [2]

Распространение и среда обитания

Это растение является эндемиком Западного Камеруна в лесном заповеднике Бакосси . Оно растет в среде обитания влажных тропических лесов на скалистых склонах высотой 160 м [2] и средним диапазоном высот 300 м. Оно находится под серьезной угрозой из-за вырубки лесов для заготовки леса и производства пальмового масла в его уязвимой среде обитания в низинных лесах. [5]

История

Coffea charrieriana был обнаружен в 2008 году, и результаты были опубликованы в статье под названием «Новый кофе без кофеина из Камеруна» в Ботаническом журнале Линнеевского общества . [2] Растение было названо авторами статьи, Питом Стоффеленом и Франсуа Энтони, в честь профессора Андре Шарье, который внес значительный вклад в кофейную промышленность. Его работа включала руководство селекционными исследованиями и сбором кофе в Институте исследований в целях развития (IRD) в течение последних 30 лет 20-го века. Он также занимал должность во Французском офисе генетических ресурсов (BRG) с 1988 по 1993 год. В настоящее время он работает директором по исследованиям в Национальном институте сельскохозяйственных исследований (INRA), уделяя особое внимание генетике и селекции растений . [2]

В результате сотрудничества между Институтом исследований в целях развития (IRD), Biodiversity International, Парижским музеем естественной истории и Французским центром сельскохозяйственных исследований с 1966 по 1987 год были собраны растения кофе с Мадагаскара , Коморских островов , Маскаренских островов , Гвинеи , Кот-д'Ивуара , Камеруна , Центральной Африки , Конго , Эфиопии , Кении и Танзании . Черенки C. charrieriana были впервые собраны в 1985 году в лесном заповеднике Бакосси в Камеруне в Центральной Африке вместе с 70 другими видами Coffea , многие из которых уже были таксономически идентифицированы. [6] Хотя C. charrieriana был идентифицирован как морфологически отличающийся от ранее идентифицированных видов Coffea , дальнейшая работа не проводилась до 1997 года. В 1997 году черенки были отправлены в Институт исследований в целях развития (IRD), в котором были проведены дополнительные исследования, такие как наблюдения за семенной оболочкой , анатомические наблюдения за листьями и биохимический анализ. Только в 2008 году, после морфологических и генетических исследований этого вида, он был признан новым видом Coffea . [2] Анализ генотипирования показывает, что C. charrieriana произошел от общего предка 11,15 миллионов лет назад. [3]

Описание

Coffea charrieriana может вырасти до 5–10 м (16–33 фута) в высоту и размахом 5–7 м (16–23 фута). Кусты могут вырасти до 1–1,5 м (3 фута 3 дюйма – 4 фута 11 дюймов) в высоту, [7] в то время как веточки имеют 1–2 мм (0,039–0,079 дюйма) в диаметре. [2] Прилистники имеют крошечные волоски наверху и перекрывают друг друга, имеют дельтавидную или треугольную форму и длину 2 мм (0,079 дюйма). У C. charrieriana маленькие и тонкие листья, которые имеют эллиптическую форму. Основание листа слегка клиновидной формы, в то время как вершина листа сужается к круглому кончику. Эта точка сужения составляет примерно 7–13 мм (0,28–0,51 дюйма) в длину. Как верхняя, так и нижняя часть поверхности листа свободны от волосков и гладкие. Черешки листьев имеют длину 2 мм (0,079 дюйма). Его листовые пластинки имеют длину 4–8 см (1,6–3,1 дюйма) и ширину 2,2–3,5 см (0,87–1,38 дюйма) и имеют от трех до семи вторичных нервных клеток с каждой стороны средней жилки. Третичные жилки сетчатые , имеющие нитевидную структуру. Лист также имеет структуры доматии, которые не имеют волосков. Анатомически структура листа состоит из верхнего эпидермиса (20–30 мкм), палисадного мезофилла (20–30 мкм), губчатого мезофилла (45–70 мкм) и нижнего эпидермиса (10–20 мкм). Эта структура очень похожа на те, что встречаются у других видов Coffea . [2] Однако, по сравнению с другими видами Coffea , листья тонкие, толщиной 100–130 мкм, и содержат очень мало вторичных нервов. Эти свойства отличаются от свойств других видов Coffea , встречающихся в Центральной Африке, и напоминают свойства Phaeanthus ebracteolatus , дикого вида, встречающегося в Африке. Размер отдельных компонентов структуры листа также намного меньше среднего, наблюдаемого у большинства других видов Coffea . Кроме того, эта аномально маленькая характеристика листа является одной из трех известных в Центральной Африке, наряду с C. anthonyi и C. kapakata .

На стебле имеется от одного до двух соцветий ; каждое соцветие содержит один цветок и две чашечки. Чашечки делятся на верхнюю и нижнюю структуры. Нижняя чашечка имеет форму ободка с двумя меньшими листовыми долями. Верхняя чашечка имеет два широко треугольных прилистника и две узкоэллиптические листовые доли. Это растение состоит из плодов, которые по своей природе являются костянками , каждая из которых содержит два пирена, с одним семенем на пирен. Плод соединен с безволосым плодоножкой длиной 2 мм (0,079 дюйма). Красный и мясистый плод имеет размер 9 мм–10 мм × 7 мм (0,35 дюйма–0,39 дюйма × 0,28 дюйма), в то время как кофейное семя внутри имеет эллиптическую форму и покрыто паренхиматозной семенной оболочкой. По сравнению с другими видами Coffea , у C. charrieriana отсутствуют склереиды в семенной оболочке; отсутствие склереидов наблюдается у растений рода Psilanthus и других видов Мадагаскара. Семя имеет размеры 5 мм (0,20 дюйма) в длину x 4 мм (0,16 дюйма) в ширину x 3 мм (0,12 дюйма) в толщину. Характерно для видов Coffea , семя округлое, гладкое и бороздчатое. [2] Цветки не имеют стебля и состоят из пяти лепестков. Белая трубка венчика имеет длину 1 мм (0,039 дюйма), в то время как доли имеют длину 5–8 мм (0,20–0,31 дюйма) и ширину 2–3 мм (0,079–0,118 дюйма). Гинецей цветка представляет собой небольшой диск, который находится на вершине завязи и окружен усеченным, гладким отгибом чашечки . Характеристики цветка очень похожи на характеристики рода Coffea . В цветке пыльники и столбик выступают наружу; пыльники также прикреплены к венчику. Короткая нить, которая соединяется с зоной между трубкой, лепестками и венчиком, не является полупрозрачной, что делает его отдельным видом от близкородственного рода Psilanthus , в котором эта часть обычно полупрозрачна по цвету. [2] C. charrieriana также обладает трубкой венчика (длиной 1 мм), столбиком (длиной 10 мм), двухлопастным рыльцем (длиной 2 мм), пыльником (длиной 3 мм) и тычиночной нитью (длиной 2 мм). Размер трубки венчика , лепестков венчика и пыльников отличается от других известных видов Coffea из Центральной Африки.

Биохимия

Биохимический анализ семян показывает, что они не содержат кофеина, [2] эта биохимическая характеристика отсутствия кофеина обычно встречается у видов мадагаскарского кофе . [8] Исследования показали, что 30 из 47 видов мадагаскарского кофе имели очень мало или не имели следов кофеина. [9] Это второй вид без кофеина, наряду с C. pseudozanguebariae , который растет в прибрежном сухом лесу недалеко от Индийского океана . [8] Предполагается, что отсутствие кофеина у видов Coffea связано с дефицитом сплайсосомы . Хотя растения содержат необходимые гены для производства кофеина, из-за сбоя в пути синтеза белка в результате неправильных моделей сплайсинга кофеин не производится. Отсутствие кофеина вызвано моногенной моделью наследования с участием одного гена и двух аллелей; растение, содержащее рецессивный аллель, приводит к отсутствию содержания кофеина. С другой стороны, вполне вероятно, что уровень выработки кофеина контролируется полигенной наследственностью, а количество вырабатываемого кофеина является генетическим фактором. [9] В ходе дальнейшего анализа было обнаружено, что вместо накопления кофеина, дефицитный ген кофеинсинтазы, отвечающий за выработку кофеина, вместо этого вырабатывал вещество под названием теобромин . Это открытие ученых привело к дальнейшему пониманию генетики кофеина в растениях Coffea и возможности гибридизации кофейных растений с растениями без кофеина для получения линии семян без кофеина с более низкой концентрацией кофеина. Это также открыло возможность удаления этого конкретного гена из растений, содержащих кофеин, для создания растения без кофеина. [10]

По сравнению с другими видами Coffea , C. charrieriana, наряду с C. canephora и C. mannii, имеет значительно более низкий процент линолевой кислоты . C. charrieriana также имеет самое низкое содержание полиненасыщенных жирных кислот (<30%) [8] и 0,8% сухого вещества. [2] В результате, хотя C. charrieriana и происходит из Африки, филогенетически он ближе к мадагаскарским, чем к африканским видам (Dussert et al. 2008, 2953). При изучении компонентов листьев C. charrieriana он образует отдельный кластер генов с C. anthonyi, C. arabica, C. canephora, C. humilis, C. kapakata, C. liberica , C. liberica var. liberica и C. mannii . [11] C. charrieriana также имеет более низкое содержание кофеилхиновых кислот (CQA), чем другие виды Coffea . [12] Анализируя только содержание жирных кислот, можно сделать вывод, что C. charrieriana наиболее тесно связана с C. congensis и образует отдельную кладу из 59 других генотипов Coffea . [8]

Дальнейший генетический анализ длинных тандемных повторов ретротранспозонов (LTR-RT), а именно линий SIRE и Del, был проанализирован в C. charrieriana . LTR-RT являются избыточными участками генома растения . Было обнаружено, что в то время как другие виды Coffea из Западной и Центральной Африки содержали 4,5–5,1% линии SIRE, C. charrieriana содержал 3,2%. Кроме того, C. charrieriana также имел самый низкий процент фракции Del, составляющий 13,1% по сравнению с 14–16,2%, обнаруженными у других видов из Западной и Центральной Африки. Это говорит о том, что с наблюдениями SIRE и Del, C. charrieriana генетически отличается от своего географического аналога. [13]

Coffea charrieriana также имеет самый большой хлоропластный геном в роде Coffea . При кластеризации 52 видов из Coffea и Psilanthus , C. charrieriana , наряду с другим видом, P. travancorensis , были исключены из кластеров из-за плохих результатов анализа. Хотя C. charrieriana происходит из Камеруна, генетические результаты предполагают размещение C. charrieriana между двумя родами Psilanthus и Coffea . Он генетически похож на западно- и центральноафриканские виды Coffea, но имеет морфологическое сходство с Psilanthus , например, его растительность. Трудность в группировке C. charrieriana , вероятно, является результатом древней гибридизации между C. charrieriana и хлоропластом Psilanthus , что привело к смешанному геному. [14]

Алкалоиды содержатся во многих растениях, включая кофе и чай , но в C. charrieriana их содержится лишь очень небольшое количество . [10]

Выращивание и использование

Coffea charrieriana растет во влажных местах с большим количеством солнечного света. В засушливые периоды вид претерпевает морфогенез цветочных почек , но цветковые почки не появляются до следующего выпадения осадков. После дождя цветение наблюдается через семь дней. Время, необходимое для цветения всех видов Coffea , колеблется от 5 до 13 дней, что затрудняет правильное определение времени гибридизации. [15]

Подобно другим видам Coffea , мясистый плод C. charrieriana содержит съедобные бобы. Их можно приготовить путем сушки, обжарки или измельчения, как правило, для приготовления кофе. Как натуральный кофе без кофеина, он представляет собой альтернативу искусственно декофеинизированному кофе. [16] С ростом спроса на декофеинизированный кофе такие методы, как гибридизация растений между видами без кофе, биотехнологическое вмешательство в генетику и химическая экстракция, использовались для искусственного снижения содержания кофеина. [17] Как правило, присутствие кофеина действует на вкусовые рецепторы, придавая продуктам с кофеином особый вкус, [18] поэтому как вид без кофеина C. charrieriana может быть не предпочтительным для любителей кофе, которые предпочитают вкус, обеспечиваемый кофеином. C. charrieriana можно использовать в гибридизации растений, поскольку теобромин может передаваться между сортами, что позволяет изменять концентрацию кофеина при скрещивании с видом, содержащим кофеин. [10] В настоящее время семена C. charrieriana разрабатываются с целью сделать их первым натуральным кофе без кофеина, доступным на рынке; бразильские разработчики назвали эти зерна Decaffito . [10]

Другим возможным применением C. charrieriana является извлечение 5-кофеилхиновых кислот (CQA) из листьев кофе, поскольку большинство видов Coffea , включая C. charrieriana , содержат природные антиоксидантные соединения. Этот природный антиоксидант может использоваться в пищевых продуктах и ​​нутрицевтиках . [19]

На ферме Coffea Diversa в Коста-Рике в настоящее время [ по состоянию на? ] выращивают C. charrieriana. [20] [ сомнительно – обсудить ]

Ссылки

  1. ^ Chadburn, H.; Davis, AP; Cheek, M.; Onana, J.-M. (2017). "Coffea charrieriana". Красный список угрожаемых видов МСОП . 2017 : e.T18536873A18539476. doi : 10.2305/IUCN.UK.2017-3.RLTS.T18536873A18539476.en . Получено 19 ноября 2021 г.
  2. ^ abcdefghijkl Stoffelen, Piet; Noirot, Michel; Couturon, Emmanuel; Anthony, François (сентябрь 2008 г.). «Новый кофе без кофеина из Камеруна». Botanical Journal of the Linnean Society . 158 (1): 67– 72. doi : 10.1111/j.1095-8339.2008.00845.x . ISSN  0024-4074 . Получено 21 апреля 2021 г.
  3. ^ аб Хамон, Перла, Корринн Э. Гровер, Аарон П. Дэвис, Жан-Жак Ракотомалала, Натали Э. Рахарималала, Виктор А. Альберт и Хосахалли Л. Шринат и др. 2017. «Генотипирование путем секвенирования обеспечивает первую хорошо выясненную филогению кофе (кофе) и дает представление об эволюции содержания кофеина в его видах». Молекулярная филогенетика и эволюция 109: 351–361. doi:10.1016/j.ympev.2017.02.009.
  4. ^ "10 лучших новых видов, 2008". Архивировано из оригинала 2009-05-28.
  5. ^ Чадберн, Х.; Дэвис, А.П.; Чик, М.; Онана, Дж.-М. (2017). "Coffea charrieriana". Красный список исчезающих видов МСОП . 2017 : e.T18536873A18539476. doi : 10.2305/IUCN.UK.2017-3.RLTS.T18536873A18539476.en .
  6. ^ Энтони, Франсуа; Дюссерт, С.; Дуллоо, Э. 2007. Генетические ресурсы кофе. В: Энгельманн Ф., Далло Э., Асторга К., Дюссерт С., Энтони Франсуа, ред. «Дополнительные стратегии сохранения ex situ генетических ресурсов Coffea arabica. Тематическое исследование в CATIE, Коста-Рика» «Рим: Bioversity International, Тематические обзоры сельскохозяйственного биоразнообразия», 12–22.
  7. ^ "Кофейное дерево (Coffea Charrieriana) - Растения | Candide Gardening". 2020. Candide. [1]
  8. ^ abcd Dussert, Stéphane, Andréina Laffargue, Alexandre de Kochko и Thierry Joët. 2008. "Эффективность состава жирных кислот и стеролов семян для хемотаксономии подрода Coffea". Фитохимия 69 (17): 2950–2960. [2] [ постоянная мертвая ссылка ‍ ]
  9. ^ ab Hamon, P., Rakotomalala, J., Akaffou, S., Razafinarivo, N., Couturon, E.; Guyot, Romain; Crouzillat, D., Hamon, S. и de Kochko, A., 2015. Виды рода Coffea, не содержащие кофеина. Кофе в здоровье и профилактике заболеваний, стр. 39–44.
  10. ^ abcd Preedy, VR (ред.) 2014, Кофе в здоровье и профилактике заболеваний, Elsevier Science & Technology, Сан-Диего. Доступно на: ProQuest Ebook Central. [19 ноября 2020 г.].
  11. ^ Mees, Corenthin, Florence Souard, Cedric Delporte, Eric Deconinck, Piet Stoffelen, Caroline Stévigny, Jean-Michel Kauffmann и Kris De Braekeleer. 2018. «Идентификация листьев кофе с использованием спектроскопии FT-NIR и SIMCA». Talanta 177: 4–11. [3] [ постоянная мертвая ссылка ‍ ]
  12. ^ Родригес-Гомес, Росио, Жером Ванхойверцвин, Флоренс Суар, Седрик Дельпорт, Каролин Стевиньи, Пит Стоффелен, Крис Де Брекелеер и Жан-Мишель Кауфманн. 2018. «Определение трех основных хлорогеновых кислот в водных экстрактах листьев кофе методом жидкостной хроматографии, сопряженной с электрохимическим детектором». Антиоксиданты 7 (10): 143. doi:10.3390/antiox7100143.
  13. ^ Guyot, Romain, Thibaud Darré, Mathilde Dupeyron, Alexandre de Kochko, Serge Hamon, Emmanuel Couturon, and Dominique Crouzillat et al. 2016. «Частичное секвенирование раскрывает состав транспозируемых элементов геномов кофе и предоставляет доказательства различных эволюционных историй». Молекулярная генетика и геномика 291 (5): 1979–1990. doi:10.1007/s00438-016-1235-7.
  14. ^ Charr, J., Garavito, A., Guyeux, C., Crouzillat, D., Descombes, P., Fournier, C., Ly, S., Raharimalala, E., Rakotomalala, J., Stoffelen, P., Janssens, S., Hamon, P. и Guyot, R., 2020. Сложная эволюционная история кофе, выявленная с помощью полных пластидных геномов и 28 800 ядерных анализов SNP, с особым акцентом на Coffea canephora (кофе Робуста). Молекулярная филогенетика и эволюция, 151, стр. 106906.
  15. ^ Noirot, M., Charrier, A., Stoffelen, P. et al. 2016. Репродуктивная изоляция, поток генов и видообразование в бывшем подроде Coffea : обзор. Trees 30, 597–608. https://doi.org/10.1007/s00468-015-1335-8
  16. ^ Рафферти, Джон П. 2012. «Кофе Charrier | Растение». Энциклопедия Британника. https://www.britannica.com/plant/Charrier-coffee.
  17. ^ Сильваролла М., Маццафера П. и Фазуоли Л. 2004. «Натуральный кофе арабика без кофеина». Природа 429, 826 https://doi.org/10.1038/429826a
  18. ^ Пул, Р. Л., Тордофф, М. Г. Вкус кофеина. J Caffeine Res. 2017;7(2):39-52. doi:10.1089/jcr.2016.0030
  19. ^ Loizzo, Monica Rosa и Rosa Tundis. 2019. «Растительный антиоксидант для применения в пищевой и нутрицевтической промышленности». Антиоксиданты 8 (10): 453. doi:10.3390/antiox8100453.
  20. ^ Валленгрен, Майя. «Коста-Рика выводит устойчивость кофе на более высокий уровень». Tea & Coffee Trade Journal, март 2015 г., 24+. Gale General OneFile (дата обращения: 10 октября 2020 г.). https://link.gale.com/apps/doc/A421625205/ITOF?u=usyd&sid=ITOF&xid=70552e99
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coffea_charrieriana&oldid=1270663728"