基因组数据揭示利比里卡咖啡物种界限及其对作物开发与保护的意义

本研究通过整合基因组学、形态学和地理分布数据，重新界定了利比里卡咖啡（Coffea liberica sensu lato）的物种分类，将其划分为三个独立物种：C. liberica（利比里卡）、C. deweurei（埃克塞尔萨）和C. klainei。研究揭示了这些物种在气候适应性、农艺性状和遗传资源上的独特优势，为应对气候变化下咖啡产业的可持续发展提供了关键种质资源。成果发表于《Nature Plants》，为咖啡育种和野生资源保护提供了科学依据。

　　

在全球气候变化威胁咖啡主栽品种阿拉比卡（Coffea arabica）和罗布斯塔（Coffea canephora）生产的背景下，利比里卡咖啡（Coffea liberica sensu lato）因其耐高温、抗旱特性逐渐受到关注。然而，该类群的分类长期存在争议，形态学与分子证据的不一致性阻碍了其育种潜力开发。传统分类将利比里卡咖啡划分为两个变种——var. liberica（商业利比里卡）和var. deweurei（埃克塞尔萨），但野生种群中观察到的表型差异和分子变异暗示可能存在隐存物种。

为解决这一难题，英国皇家植物园邱园（Royal Botanic Gardens, Kew）领衔的国际团队采用跨学科方法，通过Angiosperms353靶向捕获测序技术对55份样本进行基因组分析，结合形态测量和气候建模，提出了全新的物种划分方案。研究首次证实C. liberica sensu lato应划分为三个独立物种：C. liberica（利比里卡）、C. deweurei（埃克塞尔萨）和复位的C. klainei。这一发现使咖啡属物种总数从131种增至133种，其中喀麦隆因新增两个特有物种成为非洲大陆咖啡多样性第二高的国家。

关键技术方法包括：1）使用Angiosperms353试剂盒捕获353个核基因进行系统发育分析；2）基于2,240个外显子SNP的群体遗传结构解析；3）对700余份标本的叶片、种子等12项形态指标量化；4）利用CHELSA气候数据评估19项生物气候变量；5）通过GeoCAT工具计算物种分布范围与保护等级。

物种界定与系统发育

ASTRAL-III分析显示三个物种形成单系群，支持率（BS）达99-100%。

显示C. deweurei（QS=0.60）与C. liberica-C. klainei分支（QS=0.50）形成姐妹群。SNP分析进一步验证该结论，STRUCTURE分析（K=3）显示物种间基因流有限，仅西非种群存在历史基因渗入。

表型与农艺性状

性状	C. liberica	C. deweurei
叶片大小	22.8×8.2 cm	29.5×14 cm
种子大小	12.6×8.4 mm	9.3×6.6 mm
果皮厚度	0.57 mm	0.31 mm

埃克塞尔萨更薄的果皮（endocarp）使其鲜果加工出粉率更高，而利比里卡种子更大且适应更强季节性降雨。

气候适应性

C. liberica原生地年均降水（2,215 mm）显著高于C. deweurei（1,678 mm），但后者在旱季降水（Bio14:36.2 mm）表现更好，印证其抗旱性。两者年均温（24.6°C vs 24.4°C）相近，但埃克塞尔萨在中央非洲河岸森林的特殊生境中展现出更广的气候可塑性。

保护现状

修订后的分布范围使C. liberica的适生区（EOO）缩减94.8%，仅存于西非5国。基于2×2 km网格计算的占有面积（AOO）仅52 km²，符合IUCN"易危"（VU）标准。相比之下，C. deweurei因分布广泛仍属"无危"（LC），而C. klainei（AOO=76 km²）可能面临威胁。

该研究为咖啡产业带来三大突破：1）明确物种界限助力精准育种，利用埃克塞尔萨高产特性（单株结果量高30%）和利比里卡抗旱基因；2）揭示喀麦隆作为新多样性热点的重要性；3）为气候智慧型咖啡种植提供种质选择依据。研究者建议优先保护西非残存种群，同时开展多地点栽培试验验证气候适应性预测。这些发现正值全球咖啡产业寻求气候韧性解决方案的关键时期，为保障小农户生计和供应链稳定提供了科学基础。