Unraveling the origin of Coffea arabica ‘Bourbon pointu’ from La Réunion: a historical and scientific perspective

 

 

 

커피는 오일, 옥수수, 설탕, 종이 펄프와 함께 국제 시장의 주요 생산품 중 하나이다. 커피나무 재배의 역사는 아프리카에서의 재배와 전 세계로의 확산에 관해 불완전하게 기록되어 있다.

본 리뷰는 커피 돌연변이체인 Coffea arabica ‘Laurina’ (Chevalier A in Encyclopedie Biologique. Vol 28, 1947)에 초점을 맞추고 있으며 ‘Bourbon pointu’라고도 불린다 (부루봉 뽀앵튀).

이 나무는 일반적으로 19세기 초 부르봉(La Réunion) 섬의 한 필드에서 선발된 것으로 알려져 있다.

일반적인 ‘Bourbon’ 품종에 비해, ‘Bourbon pointu’ 나무는 왜소하고 크리스마스 트리 모양이 특징적이며 원두의 컵 품질이 뛰어나다. 문헌에서 여러 번 인용되었지만, 이 품종의 기원은 모호하며, 오늘날에도 특히 책과 지역 뉴스레터에서 혼란이 증가하면서 주로 논의되고 있다.

본고는 La Réunion의 커피 재배에 대한 철저한 역사적, 서지적 검토를 제공하며, 이는 ‘Bourbon’ 타입 현대적 품종들의 낮은 유전적 다양성을 초래하는 병목 현상에 대한 이해로 이어진다. 이 주제에 관해 수행된 과학적 연구들에 대한 리뷰로 보완됨에 따라, 다양한 역사적 설명들의 진실성(veracity)에 대한 확인이 가능해지고, ‘Bourbon pointu’의 기원에 관한 적절한 결론이 도출된다. 
역사적 문헌은 중요한 정보를 제공하고 과학 연구의 방향을 제시하는 귀중한 자원을 나타내지만, 이와 같은 연구가 결과적으로 역사적 문헌을 명확하게 하고 해석하는 것을 가능하게 한다는 것은 분명하다.

 

 

커피는 palm oil 다음으로 가장 중요한 농산품이다 (Vega et al. 2003). 식별된 103종들 중에서, 분명한 감각적 특질이 구분되는 단 2종들이 커피의 99%를 생산한다: 

• (1) Coffea arabica L. (ARA) 아라비카는 고지대에서 우선적으로 재배되며, 쓴맛이 적고 향이 좋으며 카페인 함량이 낮아 소비자들이 선호하는 품종이다. 그 생산량은 2005~2006년의 경우에 전 세계 커피 생산량의 65%를 차지했다 (http://www.ico.org/documents/icc96-7f.pdf). ;
• (2) C. canephora Pierre ex Froehn (CAN)은 열대 저지대에 더 적합하며, 쓴맛이 더 강하고 카페인 함량이 더 높은 것이 특징이다.

이 두 커피종은 일반적으로 각각 아라비카와 로부스타로 불린다.

ARA는 그 속의 유일한 천연 배수체 종(2n = 44)이며, 다른 종은 2n = 22개의 염색체를 나타낸다 (Krug 1934; Leroy and Plu 1966; Louarn 1972). 그 감수분열 행동(meiotic behaviour)은 이배체(diploid)와 유사하다 (Medina 1950; Mendes 1950; Mendes et al. 1954; Grassias and Kammacher 1975).

ARA에 두 개의 게놈이 존재한다는 것은 이 종과 다른 Coffea 종 사이의 반수체 (haploids) (Berthaud 1976; Carvalho 1952; Vishveshwara 1960)와 F1 하이브리드(3배체, 4배체 및 6배체 수준)의 감수분열 행동으로부터 제시되었다  (Berthaud 1978; Chinnappa 1968; Kammacher and Capot 1972; Louarn 1976; Medina 1963; Monaco와 Medina 1965). ARA의 여성 부모로서 C. eugenioides-like genome의 존재는 엽록체 DNA 시퀀스 비교를 통해 강조되었다 (Berthou et al. 1980; Cros et al.  1998).

반면, 핵 리보솜(nuclear ribosomal) DNA의 내부 전사 스페이서 영역(internal transcribed spacer region)(ITS2)의 시퀀스들은 canephoroid 종(CAN, C. congensis and C. brevipes)의 해당 시퀀스와 높은 유사성을 보여준다 (Lashermes et al. 1996).

마지막으로 ARA genome 내의 C. eugenioides-like genome과 CAN-like genome의 존재 가능성이 genomic in situ hybridization (GISH)를 사용하여 확인되었다 (Lashermes et al. 1999; Raina et al. 1998).

 

ARA는 자가수분(self-compatible)을 하며, 나머지 타화수분률 (allopollination rate)은 7~13% 정도이다 (Carvalho and Krug 1949; Charrier et al. 1978).

대조적으로, 이배체 종들은 3가지 종들 (C. heterocalyx (Coulibaly et al. 2002; Stoffelenet al. 1996), C. charrierii (Stoffelen et al. 2008), C. anthonyi (Stoffelen et al. 2009, in press)을 제외하고, 자화불화합성이다 (self-incompatible).

유전자 관점에서, 자가수분 (self-pollination)은 동형접합성 계통(homozygous lines)의 출현을 유도하고, 그리고 열성 대립유전자(recessive alleles)의 fixing과 돌연변이 선택(selecting)을 가능하게 한다. 이는 브라질에서 angustifolia, crespa, electa, semperflorens와 같은 수많은 돌연변이가 발견되면서 분명히 강조되었다 (Carvalho 1946; Krug 1949).

ARA는 주로 에티오피아 토종이며 (Gole et al. 2001; Guillaumet and Hallé 1967, 1978; Meyer 1965; Sylvain 1955; Tadesse and Nigatu 1994; Tewolde and Egziabher 1990; Vayssière 1961), South-Sudan (Boma plateau) (Thomas 1942)과 Kenya (Mount Marsabit) (Anthony et al. 1987; Githae et al. 2007)에 추가적인 개체군이 있다. 

야생 포레스트들에서의 종의 다양성은 매우 크며 (Vayssière 1961), 이는 최근 분자 데이터를 사용하여 확인되었다 (Aga et al. 2003; Anthony et al. 2002; Tesfaye et al. 2007).이는 ARA 재배 품종들에서의 다양성은 낮은 것과 대조된다.

두 가지 별개 그룹들의 재배 품종들은 random amplified polymorphic DNA (RAPD), amplified fragment length polymorphism (AFLP), 그리고 simple sequence repeat (SSR) markers를 사용하여 유전자 분석으로 구분된다 (Anthony et al. 2001, 2002; Lashermes et al. 1996; Orozco-Castillo et al. 1994). 이 두 그룹은 각각 'Bourbon' 및 'Typica’-derived accessions으로 표시된다. 

Tesfayeet al. (2006)은 'Typica'와 'Bourbon' 유전자 기반들의 공통적 기원을 확인했; 이들은 예멘에 도입된 동일한 에티오피아 커피 풀에서 파생되었다. 

실제로, 재배 품종들에서 관찰되는 낮은 다양성은 역사적 기원의 심각한 유전적 병목 현상(genetic bottlenecks)에서 비롯된다 (Anthony et al. 2002; Tesfaye et al. 2007).

 

커피 재배의 역사는 아프리카에서의 커피 나무 재배화와 인간에 의한 전 세계 전파와 관련하여 불완전하게 기록되어 있다 (Berthaud and Charrier 1988;Charrier and Berthaud 1985). 

커피 이용(재배)는 에티오피아 남서부에서 5세기 말에 시작되었을 수 있다 (Lejeune 1958).
ARA 커피나무는 이르면 AD 575년에 예멘에 도입되었을 수 있다 (Wellman 1961).
17세기 말, 네덜란드 동인도회사가 인도네시아에 커피 재배 산업을 정립하기 시작했다.
1710년에 Java로부터 나무 한 그루가 암스테르담 식물원에 도입되었다 (Cramer 1913).
이 나무에서 얻은 어린 묘목 중 일부는 1718년에 수리남으로 옮겨졌다 (Cramer 1913).
거기로부터, ARA 커피 나무는 1720년 또는 1723년에 서인도 제도(Martinique)에 도입되었다 (Candole (de) 1883).
그것은 전 세계(Jamaica, Puerto Rico, Haiti, Cuba, the Central America, the Guianas, Brazil, etc.)에 더욱 널리 퍼진 수많은 자생 자손의 모체가 되었다.

이러한 모든 도입은 전 세계적으로 재배되는 대부분의 상업용 아라비카 재배품종들의 기원에서 두 가지 유전적 기반 중 하나를 구성하며, C. arabica ‘Typica’ Cramer로 기술된다. 
C. arabica 'Bourbon'(B. Rodr.) Choussy로 기술된 두 번째 유전적 기반은 Mocha에서 Bourbon 섬(현재 La Réunion)으로 도입된 커피나무들로부터 발전되었다. 이 내용은 본고 전반에 걸쳐 자세히 설명될 것이다. 

 

 

La Réunion에서, 크리스마스 트리 모양이며, ‘Bourbon’보다 절간이 더 작고(smaller internodes), 그리고 잎이 더 작은 ‘Bourbon pointu’ (BP)라고 하는 새로운 품종 (Fig.1)이 19세기 초에 ‘Bourbon’ 필드로부터 가뭄 저항성 때문에 선택되었다 (Chevalier 1947; Raoul 1897; Villèle (de) 1920).

 

BP의 이름은 그 기원(Bourbon 섬: La Réunion)과 씨앗의 날카로운 끝 부분(sharp extremities)(Fig. 1c)에서 유래되었다.
BP는 최초의 BP 나무를 선발한 커피 재배자의 이름을 따서 ‘Leroy’ 또는 월계수(laurel)와 닮았기 때문에 ‘Laurina’와 같은 다른 비공식 이름으로도 알려져 있다 (Chevalier 1947). 그것은 19세기에 La Réunion 출신의 남성에 의해 전 세계적으로 전파되었다.

BP는 무수물 기준(dmb) 0.5~0.7%의 매우 낮은 카페인 함량으로 높이 평가되는데 (Baumann et al. 1998; Chaves et al. 2004; Mazzafera and Magalhaes 1991; Mazzafera et al. 1992; Tango and Carvalho 1963), ARA의 경우 1.1% dmb, CAN의 경우 2.2% dmb와 비교된다 (Ky et al. 2001). 특히 감각적인 품질로 인정받고 있다. Winston Churchill 경과 Honoré de Balzac은 가장 유명한 애용자 중 한 명이었다. 높은 관능 품질을 자랑하는 이 커피는 오늘날 잘 알려진 '블루 마운틴'과 비교된다. “Passion du Café”의 공동 저자이자 커피 전문가인 Pierre-Henri Massia는 이를 the “best coffee in the world”라고 묘사한다 (Massia et al. 1995).

본고의 목적은 La Réunion의 커피 재배에 대한 철저한 역사적, 서지적 리뷰를 제공하고, BP의 가능한 기원을 명확히 하는 것이다. 기록과 참고문헌은 이 기원에 관한 네 가지 주요 가설을 중심으로 전개되는 것이 분명해 보인다:

(1) ‘Bourbon’ 유전자 기반의 자연적 돌연변이가 La Réunion에서 나타났다;

(2) 동아프리카로부터의 두번째 도입;

(3) ‘Bourbon’ genetic base와 La Réunion의 고유한 C. mauritiana Lam. 간의 하이브리드; 그리고

(4) La Réunion으로부터의 토종(endemic species). 

이런 역사적 리뷰는 이 주제에 관한 새로운 과학적 결과들에 의해 보완된다. 그런 다음, BP 품종의 기원에 관한 결론을 끌어내고, 여러 역사적 설명들의 진실성(veracity)을 확인하거나 부정하는 것이 가능해진다.  

 

 

18세기 La Réunion에서의 커피 재배 역사는 가치부가적 산물들이 있는 모든 열대 식물들의 경우와 비슷하다.
유럽에서의 커피 소비가 일찍이 17세기 말에 매우 많이 증가했기 때문에, 1664년에 Colbert에 의해 설립된 프랑스 상업회사(La compagnie des Indes)는 커피 나무 재배를 Bourbon 섬을 발전시킬 적절한 기회라고 생각했다 (Maurin and Lentge 1979). 1714년, 국왕의 장관인 폰차트레인(Pontchartrain)은 부르봉 섬으로 출발하는 여러 선박에 편지를 보내 Mocha (Yemen)에서 커피나무들을 수집하라는 내용의 편지를 보냈다. 

Hardancourt (Compagnie des Indes의 전 이사)에 따르면, 당시 Mocha에 Imbert라는 이름의 프랑스 에이전트가 있었는데, 그는 커피 나무 60그루를 얻는 데 성공했다 (Hardancourt (d’) 1664–1719). 예멘의 왕은 1712년에 그의 귀 농양(ear abscess)을 치료해주었던 프랑스 사람들과 좋은 관계를 유지했기 때문에 그에게 그것들을 주었다 (Pontchartrain 1713).

모카(Mocha)에서 La Réunion으로 커피나무가 도입되기 직전에, La Réunion 산을 여행하던 중 d’Hardancourt (1664~1719)가 서둘러 카페 마론(cafe marron)이라는 이름을 붙인 현지 야생 커피나무를 발견했다.1) 그는 품질을 테스트하기 위해 일부 나무들을 프랑스 본토로 가져갔다. “이 커피는 모카 커피보다 더 크고 끝이 뾰족하다” (Hardancourt (d') 1664-1719).

당시 식물학자인 Antoine de Jussieu는 “더 길고 더 가늘며 더 푸르다는 점에서 Bourbon Coffee와 다르다”고 설명했다 (Jussieu 1716). 다른 모든 종과 구별되며 La Réunion 및 Mauritius 고유종인 이 커피는(Chevalier 1940; Cordemoy (de) 1972; Dulloo et al. 1998) 식물학적으로 C. mauritiana Lam.이라는 이름으로 기술되었다 (Lamarck 1783). 그것은 원뿔 모양으로 자라며 크기는 2~5m이다. 단독으로 피는 꽃들(solitary flowers)은 ARA의 그룹화된 꽃 패턴과도 구별된다.

Mocha로부터 받은 ARA 나무 60그루 중 20그루는 1715년 9월 25일 La Réunion으로 전달되었으며 나머지는 항해 중에 죽었다. 그 귀중한 묘목들은 Saint Denis의 두 주민인 Martin 형제에게 보살핌을 위해 맡겨졌으며, 이들은 이를 유지하고 증식시키기 위한 특별한 조치를 취하라는 지시를 받았다 (Archives 1717; Tchakaloff et al. 2007). Haarer (1956)에 따르면, 돌보던 20그루의 나무들 중 2그루만이 살아남았다. 이 정보는 그 새로운 식물종의 최초 도입과 재배 동안 초기 농부들이 직면했던 어려움을 입증한다.

 

 

토착 커피나무의 발견과 Mocha로부터 온 이 두 그루의 ‘Bourbon’ 나무가 성공적으로 도입되면서 묘목을 얻는 데 어려움이 있었음에도 불구하고 열정이 생기고 섬에 커피 재배가 시작되었다.

1718년 중반까지 이 섬의 희망은 

(i) 남아 있는 두 ‘Bourbon’ 나무들 중 유일한 생존체

(ii) 이 생존체로부터 얻은 117개의 어린 묘목 자손들과

(iii) 토종 C. mauritiana에 의존했다. 

그럼에도 불구하고 주민들은 조금씩 C. mauritiana를 포기하고 Mocha 고유의 ‘Bourbon’ 커피만을 재배하는 것으로 전환했다. 1719년 말, 유일한 생존체로부터 종자 증식을 통해 779그루의 새로운 나무를 얻었고, 1년 후에는 총 약 7,000그루에 이르렀다 (Guet 1888). 1727년에는 250,000 파운드의 커피콩이 생산되었으며, 이 생산량은 1744년에는 10배 증가했다 (Maurin and Lentge 1979). 이러한 번성 기간은 1800년대까지 지속되었으며, 이때 다양한 요인이 결합하여 커피 재배가 쇠퇴했다 (1806년과 1807년의 사이클론, 1810년의 커피 녹병 전염병, 프랑스 시장에서 마르티니크 커피와의 경쟁). 그것은 점차적으로 사탕수수로 대체되었다 (Archives 1854-1857; Billiard 1822; Lougnon 1958).

요약하자면 커피나무들은 Yemen으로부터 La Réunion으로 도입됐다. 농장과 필드들은 주로 한 그루의 나무에서 시작되었으며, 이는 17세기에 크게 증식했다. 이 종자 번식 기간은 ‘Bourbon’ 품종으로 이어지는 다양한 대립 유전자의 고정에 상당히 유리했다. 동시에 La Réunion과 Mauritius의 고유 커피나무인 C. mauritiana가 발견되었으나, ARA에 비해 관능 품질이 좋지 않아(쓴맛이 더 강함) 재배가 빠르게 중단되었다.

 

 

Raoul (1897)에 따르면 BP가 La Réunion에 나타났다: “[그것은] Auguste Pajot 씨 땅의 일부였던 Ravineaux-chèvres라는 곳에서 세기 초에 선택된 나무에서 나온다. 후자는 그것을 발견한 Roy 또는 Le Roy라는 전직 선원이었던 그의 대리인의 이름을 붙였다.”

“이전에는 Leroy 커피나무에서 나오는 콩이 매우 길었다; 재배를 통해 그것의 전형적인 형태를 잃었지만, 그럼에도 불구하고 ‘Bourbon pointu’라는 이름에 걸맞게 끝 부분이 다소 뾰족한 형태를 유지하고 있다. 이것은 Moka 2) 커피가 밭에서 처음 재배되었을 때보다 성장이 덜하기 시작한 시기에 건조 저항성 때문에 1810년 경에 재배자들에 의해 채택되었다.”

그럼에도 불구하고 일부 저자들의 경우, BP 커피의 기원은 아프리카이다. 이들 작가의 글은 흔히 Bourbon 섬의 역사에 관한 여행기, 이야기 또는 모음집이다.

Auguste Billiard (1822)는 다음과 같이 썼다: “이 커피나무의 새로운 변종은 식민지에서 Le Roy 커피라는 이름으로 알려져 있으며, 서인도 제도에서는 “에티오피아 커피”라는 이름으로 알려진 것과 (내 생각에는) 같은 것이다; 둘 다 아프리카 동부 해안에서 유래했다; 약 24년 전, 한 선장에 의해 씨앗들이… 도입되어, 그가 그것들을 뿌렸고 바람이 불어오는 쪽의 일부 농부들에게 어린 묘목을 나누어 주었다. Mr. Le Roy는 일부 커피나무들이 파괴되었던 Sainte Marie 지역에 농장을 구입하고, 그 아프리카의 커피나무 외에는 아무 것도 아닌 특징적인 종의 일부가 보존되었음을 인식했다.”

1880년경 La Réunion을 여행할 당시 앙투안 루신(Antoine Roussin)은 BP의 이러한 가설적인 도입에 동의했다 (2004년 재편집).

 

Emile Trouette (1898)는 그의 소책자에서 이 커피가 "1771년 [Bourbon의 엔지니어인 Mr. Bourdier에게 씨앗을 준 독일 여행가] Wolf 에 의해 아프리카 해안으로부터 도입되었을 가능성”을 제시했다.

 

그럼에도 불구하고, Villèle (de) (1920)의 경우, 독일 항해사 Wolf는 1770년 아프리카에서 혼자서 스스로 발견한 새로운 커피 나무의 씨앗 일부를 Bourbon 섬으로 가져올 수 있었지만, 보고서들에는 그것이 BP라는 것을 나타내는 내용이 없다.

 

 

종간 교잡화(interspecific hybridization) 기원은 다음과 같은 가설을 구성한다.
Villèle(de) (1920)는 Raoul (1897)과 마찬가지로 BP가 La Réunion에서 자발적으로 출현했다고 여겼으며 결과적으로 이러한 출현에 대한 가능한 설명을 찾아보았다. 그에게 BP는 야생 커피나무 C. mauritiana와 ARA 사이의 교배로 생성되었을 수 있다.
그의 의견은 두 가지 관찰에 기초했다.

(i) 종자는 C. mauritiana와 BP 모두에서 모양이 뾰족했다. 그리고

(ii) BP 종자의 카페인 함량은 야생 커피  C. mauritiana (0.00)와 ARA (0.820) 사이의 중간(0.440)이었다 (Bénard 1918).

돌연변이 개념이 전 세계로 퍼졌을 때, BP의 자생적 출현을 설명하기 위해 네 번째 가설이 나왔다.
이 가설은 angustifolia, crespa, Erecta, semper-florens와 같은 브라질에서의 다른 돌연변이의 출현 (Carvalho 1946; Krug 1949)과 ‘Bourbon’ 타입에 대한 변이(reversions)의 관찰(Chevalier 1947)에 의해 강화되었다.

마지막으로, BP는 최근 La Réunion의 고유한 커피 나무로 간주되었다: “사람이 La Réunion에 정착했을 때 섬에는 두 가지 야생 커피, 즉 “café marron”과 “café pointu”가 있었다” (Rivière 2006).

이 가설은 해당 지역에 고유종 커피나무인 C. mauritiana가 존재한다는 사실(한 종이 존재하는데 왜 두 종은 없을까요?)과 La Réunion에 존재하는 높은 생물 다양성에 기반을 두고 있다 [세계 생물다양성의 핵심 지역 중 하나에 속함] (Myers et al.  2000)].

 

 

BP와 ‘Bourbon’ 사이의 유전적 거리를 추정하기 위해 AFLP 분석들(Vos et al. 1995)이 수행되었다.

품종당 나무 한 그루의 자가수분을 통해 얻은 10개의 자손들에 대한 분석이 적용되었다.

실험은 두 번 수행되었으며, 반복가능한 마커들만 고려되었다.

18개의 프라이머 조합들로부터 총 919개의 마커가 기록되었으며(Table 1), 단 하나의 밴드만이 ‘Bourbon’ 샘플과 BP 샘플을 구분했으며, 다른 모든 마커들(918개)은 항상 모든 자손들에 존재했다.

이러한 유전적 유사성은 La Réunion의 6개 ‘Bourbon’ 액세션과 6개의 BP 액세션 샘플들에서도 확인되었다.

이를 통해 두 자손들 사이의 Nei genetic distance (Nei 1972)를 0.0005로 계산할 수 있었다.

 

이 결과는 Anthony et al. (2002)이 얻은 AFLP 결과와 비교할 수 있다.

그 저자들은 에티오피아 자생적 액세션들(subspontaneous accessions) 11개, 브라질, 자메이카 그리고 멕시코 ‘Typica’-derived 액세션들 3개, 브라질과 La Réunion ‘Bourbon’-derived 액세션 4개를 사용해서 분석했다.

분석된 107개 AFLP 마커 중 94개 AFLP 마커는 자생적 액세션들 내에서 다형적(polymorphic)인 반면, ‘Typica’-derived 및 ‘Bourbon’-derived 액세션들 내에서는 각각 7개와 14개만이 다형적이었다 (Anthony et al. 2002). 마찬가지로, ‘Bourbon’과 BP 자손들 사이의 유전적 거리는 0.0005이었고, ‘Typica’와 ‘Bourbon’ 사이의 유전적 거리는 0.187이었다 (Anthony et al. 2001). 이는 ‘Bourbon’과 BP 사이의 유전적 거리가 매우 낮다는 것을 강조한다.

 

 

제시된 모든 다양한 역사적 가설들은 과학적 분석 덕분에 체계적으로 조사될 수 있다. 여기에는 종간 교잡화에 관한 최근 데이터, Coffea 종 컴플렉스에 대한 세포유전학적 연구, 그리고 분자 마커들을 사용하여 얻어지는 계통발생적 및 유전적 다양성 분석이 포함된다. 

▣ The interspecific-origin hypothesis

종간 기원 가설은 기각하기 가장 쉽다. 2배체 Coffea 종을 4배체 종과 교배할 때 몇 가지 결과가 예상된다.
(i) 대부분의 하이브리드들은 3배체(triploids)이다 (Berthaud 1978; Carvalho and Monaco 1968; Krug 1934). 줄어들지 않은 배우체(unreduced gametes)가 암시되는 경우 4배체(tetraploid), 5배체(pentaploid) 및 6배체(hexaploid) 수준에서 매우 드문 예외가 있다. 
(ii) 3배체 하이브리드는 주로 감수분열(meiosis) 중 염색체 짝이 맞지 않기(chromosomal unpairing) 때문에 강력한 불임성(sterile) (가임성(fertility)의 1~2%)이다 (Charrier 1976).
(iii) 종간 하이브리드, 그리고 ARA 사이에 큰 유전적 거리가 있을 것으로 예상된다. 실제로, 이 종간 교잡화(interspecific  hybridization)의 두 모종으로 추정되는 C. mauritiana와 ARA는 그 屬 내에서 가장 멀리 관계되는 것 중 하나이다 (Maurin et al. 2007). 그리고
(iv) 결과적으로 종간 하이브리드는 매우 다양한 자손들을 초래할 것이다. 더욱이, 그러한 강력한 불임성 하이브리드는 커피 재배자들에 의해 역선택되었을 것이며 야생 숲에서만 출현할 수 있었을 것이다. 특히, 완전한 번식력을 회복하려면 여러 세대가 필요하며, 야생 숲에서는 C. mauritiana와의 여교배(backcrosses) 또는 자가 수정에 있을 것이다. 모든 경우들에서, 하이브리드들의 수와 다양성이 증가해야 한다. 이런 상황에서 18세기 후반에는 그러한 다양성이 눈에 띄지 않았다는 것은 놀라운 일이다. 

대조적으로, BP는 4배체(tetraploid)이고(Krug 1934), 완전히 번식력이 있으며, 다른 ARA 품종들, 특히 ‘Bourbon’ 품종과 유전적으로 매우 가까우며, 매우 균질한 자손들을 제공한다. 결론적으로, 그 변종 BP의 종간 기원을 제시하는 가설은 기각되어야 한다.

 

▣ The African-introduction origin and the

    endemic-origin hypothesis

두 독립적 샘플들 간의 유전적 거리는 ARA 다양성에 의존한다.
예를 들어, ‘Bourbon’과 ‘Typica’를 고려할 때, Nei’s genetic distance는 0.187이다 (Anthony et al. 2001). 

이는 ‘Bourbon’과 ‘Typica’ 간 유전적 거리의 374배이다.

더욱이, ‘Bourbon’과 ‘Typica’ 모두 아라비아 반도로부터 왔고, 그 다양성은 최초의 병목과정으로부터 초래되었다: 에티오피아로부터의 도입 (Anthony et al. 2002; Tesfaye et al. 2007).
사실, ‘Bourbon’과 자생적 에티오피아 ARA 간의 Nei’s genetic distance는 0.164에서 0.373이었다 (Anthony et al. 2001).
결과적으로, 두 개의 독립적인 도입물들 (하나는 아라비아 반도, 다른 하나는 에티오피아)을 무작위로 샘플링하여 그렇게 낮은 거리를 얻는 것은 다소 믿기 어렵다. 이는 두 쌍둥이 형제를 무작위로 샘플링하는 것과 같다.

African-introduction hypothesis와 동일한 주장이 endemic-origin hypothesis에도 적용될 수 있다.
실제로 17세기 전후에 자연적으로 또는 인간에 의해 도입된 경우 문제는 유사하다: 두 번의 독립적인 도입으로 인해 관찰된 것보다 더 큰 유전적 거리가 발생해야 한다. 또한 BP는 섬의 자생림에서 C. mauritiana만큼 빈번해야 하지만 그렇지 않다.

 

▣ The mutation-origin hypothesis

Kruget al. (1954)는 ‘Bourbon’과 BP 사이의 F1 하이브리드는 Lrlr  타입이며 ‘Bourbon’ 표현형(phenotype)을 나타낸다고 지적했다. 따라서 대립유전자 Lr과 lr은 각각 우성(dominant)과 열성(recessive)이다. 

F2 세대에서, 분리(segregation)는 3:1이다 (그 자손들서 얻은 2,066개의 ‘Bourbon’ 나무와 663개의 BP 나무).
이 유전자의 멘델 유전(Mendelian inheritance)은 F1을 ‘Bourbon’(그 자손의 ‘Bourbon’ 표현형 100%)과, 또는 BP (그 자손의 50% ‘Bourbon’ 및 50% BP)와 역교배(back-crossing)하여 확인되었다.

이러한 결과는 Lr과 lr이 각각 우성 대립유전자와 열성 대립유전자인 분리 왜곡(segregation distortion)이 없는 단일 유전자의 멘델 유전 (Mendelian inheritance)의 전형이다 (Krug et al. 1954).
표현형 BP는 몇 가지 형질들 (크리스마스 트리 모양, 왜소성 절간, 낮은 카페인 함량 등)에 의해 표현형 ‘Bourbon’과 다르기 때문에. 이 유전자는 다발성 효과(pleiotropic eVects)를 갖는다. 
대립유전자 lr은 유전자형(genotype) LrLr을 나타내는 나무에서 대립유전자 Lr의 돌연변이로 인한 결과로 생각될 수 있다.

또한 돌연변이의 복귀(reversions of the mutation)가 알려져 있으며 (Chevalier 1947), 현재 BP 나무들에 ‘Bourbon’ 가지들이 존재하는 Nouvelle Calédonie에서 관찰할 수 있다 (Le Pierrès, personal communication).

복귀(Reversion) 현상은 수많은 다른 종에서도 관찰되었다

(예: Linaria vulgaris — Cubas et al. 1999;

      Arabidopsis thaliana — Stokes et al. 2002;

      Antirrhinum majus L —  Bollmann et al. 1991; 및

      Solanum esculentum L —  Manning et al. 2006).

이러한 복귀들은 예를 들어 메틸화(methylation) 또는 트랜스포슨(transposons)으로 인한 후생적 기원 (epigenetic origin)을 제시한다 (Martienssen 1996).

 

돌연변이의 가설이 더 이상 의심의 여지가 없다면, 그 돌연변이 대립유전자는 La Réunion이나 Mocha (Yemen)에서 발생하여 나중에 La Réunion에서 동형접합체 유전자형(homozygote genotype) lrlr로 나타날 수 있었을 것이다.

그럼에도 불구하고 이 마지막 가설은 다음 두 가지 이유로 가능성이 낮다.
(i) 17세기부터 20세기 사이에 동아프리카 국가에서 관찰되었던 크리스마스 트리 모양, 왜소성, 길고 뾰족한 씨앗을 보이는 커피 나무에 대한 기록은 없다;
(ii) 1717년 La Réunion에 있었던 Mocha로부터 온 유일한 생존체가 이형접합체(heterozygote) Lrlr이었다면, 

동형접합성 lrlr 유전자형들의 25%는 1717년에서 1719년 사이에 자가수정(selfing)를 통해 얻은 첫 자손(896그루) 내에서 기대된다. 

결과적으로, 가장 유력한 가설은 

⊙ La Réunion에서 ‘Bourbon’ 나무의 돌연변이 출현, 

⊙ 자가생식에 의한 동형접합성 유전자형(homozygous genotype) lrlr로 고정(fixation), 

⊙ 이어서 그것의 선택(selection)과 순수 계통(pure line)으로서 그것의 종자에 의한 증식 (multiplication)이다.  

 

이 리뷰는 역사적 정보와 과학적 분석을 연결하는 것의 중요성을 강조한다.
이는 BP가 200년 전 La Réunion에서 Mocha로부터 도입된 ‘Bourbon' 유전적 기반으로부터 발생했을 수 있는 laurina라는 돌연변이로 인해 발생했다는 가설을 뒷받침한다.
그것의 번식 방식(약 93% selfing)과 수확 시 얻어지는 종자들의 파종(sowing)으로 인해, 그 열성 돌연변이 (recessive mutation)는 동형접합 유전자형(homozygous genotype)에서 매우 빠르게 고정될 수 있다. 그것의 가뭄에 대한 저항성과 바람직한 관능 특성들로 인해 이 곳에서 발견된 다음 전파되었을 수 있다.

후생적 돌연변이 가설(the epigenetic mutation hypothesis)을 고려할 때, 그것의 다발성 효과(pleiotropic effect)는 아직 분석되지 않고 있다. 특히, 빌렐(드)의 기원 가설(the origin of the Villèle’s (de) hypothesis)에서 카페인 함량에 대한 관찰 결과를 어떻게 설명할 수 있을까? 

실제로, 카페인 함량은 배수성 수준(ploidy level)에 관계없이, 카페인을 가진 커피 종이 포함된 종내 및 종간 하이브리드들에 첨가물로 기록되는 경우가 많다 (Barre et al. 1998; Berthaud 1977; Capot 1972; Charrier and Berthaud 1975; Le Pierres 1987; Louarn 1976). 또한, BP 종자의 카페인 함량 [0.5-0.7% dmb (Baumann et al. 1998; Chaves et al. 2004; Mazzafera and Magalhaes 1991; Mazzafera et al. 1992; Tango and Carvalho 1963)]이 C. mauritiana [0% dmb (Bertrand 1902)]와 ARA [야생 종의 평균 카페인 함량 1.2% dmb (Ky et al. 2001)] 사이의 중간이다.
그럼에도 불구하고, BP 종자의 카페인 함량은 ARA의 추정 모종 중 하나인 C. eugenioides [0.51% (Campa et al. 2005)]의 함량과 다르지 않다. 
돌연변이 laurina는 ARA에 존재하는 C. canephora-like genome이 카페인 함량에 미치는 유전적 영향을 억제하여 이 특성에 대한 C. eugenioides-like 표현형을 생성할 수 있다.

마지막으로, 돌연변이 가설(the mutation hypothesis)의 높은 가능성 때문에, BP와 ‘Bourbon’을 비교하여 돌연변이의 게놈 기원을 분석하고 식별할 수 있다. 이는 이 두 변종을 이용한 추가 조사를 위한 전제 조건이었다.