Coffea arabica, C. canephora and C. excelsa, with differentiated morphological traits and distinct agro-climatic conditions, compose the majority of the global coffee plantation. To comprehensively understand their genetic diversity and divergence for future genetic improvement requires high-density markers. Here, we sequenced 93 accessions encompassing these three Coffea species, uncovering 15,367,960 single-nucleotide polymorphisms (SNPs). These SNPs are unequally distributed across different genomic regions and gene families, with two disease-resistant gene families showing the highest SNP density, suggesting strong balancing selection. Meanwhile, the allotetraploid C. arabica exhibits greater nucleotide diversity, followed by C. canephora and C. excelsa. Population divergence (FST), population stratification and phylogeny all support strong divergence among species, with C. arabica and its parental species C. canephora being closer genetically. Scanning of genomic islands with elevated FST and structure-disruptive SNPs contributing to species divergence revealed that most of the selected genes in each lineage are independent, with a few being selected in parallel for two or three species, such as genes in root hair cell development, flavonols accumulation and disease-resistant genes. Moreover, some of the SNPs associated with coffee lipids exhibit significantly biased allele frequency among species, being valuable for interspecific breeding. Overall, our study not only uncovers the key population genomic patterns among species but also contributes a substantial genomic resource for coffee breeding.

中文翻译：

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对93种咖啡进行重新排序，揭示了在咖啡品种扩散期间的独立和并行选择。

阿拉伯咖啡，C。canephora和C. excelsa具有独特的形态特征和独特的农业气候条件，是全球咖啡种植园的主要组成部分。要全面了解它们的遗传多样性和发散性，以便将来进行遗传改良，需要使用高密度标记。在这里，我们对涵盖这三种咖啡的93种材料进行了测序，揭示了15367960个单核苷酸多态性（SNP）。这些SNP不均匀地分布在不同的基因组区域和基因家族中，其中两个抗病基因家族显示出最高的SNP密度，表明有很强的平衡选择能力。同时，异源四倍体阿拉伯C.表现出更大的核苷酸多样性，其次是C. canephora和C. excelsa。人口差异（FST），种群的分层和系统发育都支持物种之间的强烈差异，其中阿拉比卡C.及其亲本物种C. canephora在遗传上更接近。扫描具有升高的FST和破坏结构的SNP导致物种差异的基因岛，发现每个谱系中大多数选定的基因都是独立的，其中有两个或三个物种并行选择了少数几个基因，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮醇的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种很有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。与阿拉比卡C.及其亲本物种C. canephora在遗传上更接近。扫描具有升高的FST和破坏结构的SNP导致物种差异的基因岛，发现每个谱系中大多数选定的基因都是独立的，其中有两个或三个物种并行选择了少数几个基因，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮醇的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种非常有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。与阿拉比卡C.及其亲本物种C. canephora在遗传上更接近。扫描具有升高的FST和破坏结构的SNP导致物种差异的基因岛，发现每个谱系中大多数选定的基因都是独立的，其中有两个或三个物种并行选择了少数几个基因，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮醇的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种非常有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。扫描具有升高的FST和破坏结构的SNP导致物种差异的基因岛，发现每个谱系中大多数选定的基因都是独立的，其中有两个或三个物种并行选择了少数几个基因，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮醇的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种非常有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。扫描具有升高的FST和破坏结构的SNP导致物种差异的基因岛，发现每个谱系中大多数选定的基因都是独立的，其中有两个或三个物种并行选择了少数几个基因，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮醇的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种很有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。其中有两个或三个物种可以并行选择，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮类化合物的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种非常有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。其中有两个或三个物种可以并行选择，例如根毛细胞发育中的基因，黄酮类化合物的积累和抗病基因。此外，一些与咖啡脂相关的SNP在物种之间表现出明显的等位基因频率偏移，对于种间育种非常有价值。总体而言，我们的研究不仅揭示了物种之间的关键种群基因组模式，而且为咖啡育种提供了重要的基因组资源。