对卢旺达阿拉比卡咖啡（Coffea arabica）主要清洗站中与类似土豆气味相关的真菌群落进行的宏条形码分析

《European Journal of Plant Pathology》：Metabarcoding analysis of fungal communities associated with potato-like odor in Rwandan Coffea arabica from key coffee washing stations

　　

摘要

咖啡是一种具有全球重要意义的社会经济商品，在国际农业中扮演着重要角色，这得益于其出口潜力以及为农民创造收入的能力。然而，咖啡品种中存在一种被称为“土豆味缺陷”（PTD）的问题，这种缺陷表现为咖啡具有类似生土豆的气味，从而影响了咖啡的口感质量并降低了其商业价值，尤其是在东非地区。尽管已知某些挥发性化合物（如Antestiopsis orbitalis）和细菌与咖啡豆中的PTD有关，但关于与PTD相关的阿拉伯咖啡豆中真菌群落的多样性、组成及其代谢功能的研究仍然十分有限。在这项研究中，我们调查了卢旺达六个地区中具有视觉和口感缺陷的阿拉伯咖啡豆以及正常条件下的咖啡豆中的真菌多样性、组成和代谢功能。我们通过分析rRNA基因簇中ITS1区域的真菌序列来进行研究。高通量测序数据显示，除了均匀度指数外，所有真菌的α多样性指数和β多样性指数在具有低口感（BLT）评分的咖啡豆中均显著高于具有高口感（NHT）评分的咖啡豆。子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）是与咖啡豆中土豆气味相关的唯一真菌门类。此外，BLT评分咖啡豆中的操作分类单元数量也多于NHT评分咖啡豆。与NHT评分咖啡豆相比，BLT评分咖啡豆中Fusarium、Penicillium、Aspergillus、Talaromyces、Thermomyces、Kazachstania和Clavispora等真菌属的相对丰度更高。冗余分析（RDA）显示，这些优势真菌物种与咖啡的口感评分和外观特征之间存在关联。六种真菌物种——Talaromyces pinophilus、Thermomyces lanuginosus、Aspergillus spp、Penicillium cinnamopurpureum、Kazachstania humilis和Pichia norvegensis——与BLT评分咖啡豆的口感评分呈显著负相关，表明它们可能参与了PTD的形成过程。相反，Clavispora lusitaniae和Candida quercitrusa这两种真菌物种则与这些特征呈正相关。利用FUNGuild进行的功能注释显示，BLT评分咖啡样本中的真菌代谢功能主要与植物病原体、附生植物病原体、内生植物病原体和腐生真菌相关。本研究确定了与PTD相关的潜在真菌类群，为探索与该异味相关的特定真菌类型开辟了新的研究方向。

咖啡是一种具有全球重要意义的社会经济商品，在国际农业中扮演着重要角色，这得益于其出口潜力以及为农民创造收入的能力。然而，咖啡品种中存在一种被称为“土豆味缺陷”（PTD）的问题，这种缺陷表现为咖啡具有类似生土豆的气味，从而影响了咖啡的口感质量并降低了其商业价值，尤其是在东非地区。尽管已知某些挥发性化合物（如Antestiopsis orbitalis）和细菌与咖啡豆中的PTD有关，但关于与PTD相关的阿拉伯咖啡豆中真菌群落的多样性、组成及其代谢功能的研究仍然十分有限。在这项研究中，我们调查了卢旺达六个地区中具有视觉和口感缺陷的阿拉伯咖啡豆以及正常条件下的咖啡豆中的真菌多样性、组成和代谢功能。我们通过分析rRNA基因簇中ITS1区域的真菌序列来进行研究。高通量测序数据显示，除了均匀度指数外，所有真菌的α多样性指数和β多样性指数在具有低口感（BLT）评分的咖啡豆中均显著高于具有高口感（NHT）评分的咖啡豆。子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）是与咖啡豆中土豆气味相关的唯一真菌门类。此外，BLT评分咖啡豆中的操作分类单元数量也多于NHT评分咖啡豆。与NHT评分咖啡豆相比，BLT评分咖啡豆中Fusarium、Penicillium、Aspergillus、Talaromyces、Thermomyces、Kazachstania和Clavispora等真菌属的相对丰度更高。冗余分析（RDA）显示，这些优势真菌物种与咖啡的口感评分和外观特征之间存在关联。六种真菌物种——Talaromyces pinophilus、Thermomyces lanuginosus、Aspergillus spp、Penicillium cinnamopurpureum、Kazachstania humilis和Pichia norvegensis——与BLT评分咖啡豆的口感评分呈显著负相关，表明它们可能参与了PTD的形成过程。相反，Clavispora lusitaniae和Candida quercitrusa这两种真菌物种则与这些特征呈正相关。利用FUNGuild进行的功能注释显示，BLT评分样本中的真菌代谢功能主要与植物病原体、附生植物病原体、内生植物病原体和腐生真菌相关。本研究确定了与PTD相关的潜在真菌类群，为探索与该异味相关的特定真菌类型提供了新的研究方向。