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科学家担心,气候变化和锈病将为咖啡种植业带来巨大冲击。在温暖的气候中,咖啡锈病极易蔓延,并且随着气温升高,导致锈病的真菌还会扩散到高海拔地区。另外,降水量的变化——无论是偏多还是偏少——都有可能造成这种真菌大量繁殖。虽然喷洒灭菌剂可以抑制锈病,但这种化学制剂的价格非常高,而且无法消灭那些新出现的菌株。
在席林看来,采用遗传学手段才是唯一可行的、长效的解决方案。首先,他打算从咖啡基因库中(包括小果咖啡和其他种植咖啡品种)已有的适应性突变着手。中果咖啡(Coffeacanephora)在业界也被称为罗布斯塔咖啡(robusta,有“强壮”的含义),它的优点是易种植,产量较高,但口味偏苦,所以多被用来制作低品质咖啡。中果咖啡连同小果咖啡,是目前咖啡作物中仅有的两个物种,不过由于种植地区的不同,它们也各自衍生出若干个品种,并且带来了一定的地域性遗传差异。这就好像现在地球上形形色色的不同人种,都属于“智人”(Homo sapiens)这一物种一样。
在席林的大方案中,一项较为简单的研究已经拉开了序幕,那就是咖啡种株的异地引种,比如在巴西种植刚果的咖啡树,或者将哥伦比亚的咖啡树引种到洪都拉斯,然后观察这些引种的咖啡树是否比在原产地的长势更好。3—4年后,种植者可能会说,“瞧!这些从印度来的咖啡豆产量更高。”于是他们可能会栽种更多的印度咖啡树。目前,科学家已经在研究中找到了来自10个国家、产量最高的30种咖啡种株。
利用现有咖啡作物的基因变异,或许会在短期内起到一定作用,但总的来说,这还不足以拯救咖啡作物。因为出于商业目的种植的咖啡作物,与小果咖啡和中果咖啡之间的基因差异,简直就是微乎其微。相比之下,野生咖啡之间的基因差异性则让人叹为观止。这些具有差异性的基因,有不少可以从分布于世界各地的基因库中找到。因此,贝特朗希望能够借助这部基因大全,让咖啡作物变得更具适应性、产量更高,同时更加美味。
小小基因库
CATIE正是这些咖啡基因差异性的汇集之地。从研讨会现场出来,穿过CATIE的校园,沿着一段土路前行,就会看到一个由醒目的黄色字母书写的西班牙语标牌:“联合国粮农组织埃塞俄比亚咖啡展示园”。
在大约21英亩的土地上,整齐地栽种着近10000株小果咖啡树。这里囊括了不同品种的咖啡树,都是上世纪40年代以来,历次赴埃塞俄比亚远征科考所取得的成果,其中最早的一批是英国人在二战时期获得的,此外还有在20世纪60年代,联合国粮农组织与一支法国研究团队一起取得的成果。
如今,除了来自埃塞俄比亚的咖啡外,这个展示园中还拥有来自马达加斯加等非洲其他地区,以及也门的咖啡品种。值得注意的是,和玉米等其他农作物的种子不同,咖啡种子无法在普通的密封冷藏的环境中存活。除非使用特殊的冻干保存技术,否则在引种过程中,咖啡种子不能脱离土壤。这也是为什么眼前这个全球最为重要的咖啡基因库,实际是以一片咖啡园的形式存在着的。
贝特朗的工作是从类似于CATIE咖啡展示园这样的基因库中,挑选出合适的品种,杂交培育出全新的咖啡种株。十多年前,他曾将小果咖啡同其野生亲缘种进行杂交,培育出了产量可以提高40%以上的新咖啡品种。目前,他正与席林合作,从CATIE挑选出800株咖啡树,连同从全球其他地方的咖啡基因库中选取的另外200株咖啡树一起,运往位于美国纽约州的实验室,测定它们的DNA序列。这些信息将会帮助他评估每株咖啡树中有用的遗传性状。
研究人员正在寻找各种能够使咖啡作物变得更加“强壮”的基因,以防止锈病感染,提高其抗旱性和耐高温性。为此,贝特朗和席林正在进行筛选工作,席林表示:“这些咖啡树具有极高的基因差异性。”他们的目的是从尽可能少的种株身上,发现尽可能多的优良性状。“之后的事情就是利用这些种株,杂交出我们所期望的美味、高产、可抵御目前所知一切病害的咖啡品种。”
寻找超级基因
席林确信,上述研究将为种植者提供更为优良的咖啡品种,对于咖啡烘焙厂商和消费者而言,这也意味着咖啡的品质将会更高,口味也会更佳。不过,席林和他的同伴们还有更大的野心:创造出一种前所未有的,集各种优点于一身的“人工小果咖啡”,让它既拥有小果咖啡的美味口感,又具有中果咖啡的高产量。
席林的计划是:回到一切开始的起点——重新杂交小果咖啡。小果咖啡最初是由中果咖啡和欧基尼奥伊德斯种咖啡(Coffeaeugenioides)杂交而成的。现在,工作的重点是寻找基因多样性远远高于传统小果咖啡的父系品种。为了实现这一目标,他们的视线不能只局限在现有基因库中,他们必须重归大自然,在茫茫的野生咖啡中找出那些关键的未知基因。
地球上约有125种咖啡,其中每一种所产生的基因变异,都远非基因库里那些少量样本所能涵盖的,更不用说那些尚未被发现的品种了。我们只是希望,研究人员能够在这些尚未被发现的品种灭绝之前,尽快找到它们。
阿龙•戴维斯(Aaron Davis)从1997年开始研究野生咖啡。最初,他对找到新品种并不抱任何希望。某天,博士毕业不久的戴维斯在位于英国伦敦郊外裘园的皇家植物园休憩品茶时,恰好遇到一位著名的咖啡分类学家,于是戴维斯向她请教了野生咖啡作物的种类、原产地和自然分布区等问题。出乎意料的是,专家只告诉他一个答案:“没人知道”。
不久后,戴维斯就受这位专家的委托,踏上了寻找野生咖啡的征途。在接下来的15年时间里,他的足迹遍布了马达加斯加的各个角落。在这个堪称野生咖啡多样性宝库的非洲岛国里,戴维斯发现了各种各样的咖啡,其中有很多都是此前仅为当地居民所知的全新品种。
正是在马达加斯加,戴维斯发现了世界上已知最大和最小的咖啡果,前者的咖啡果有普通品种的三倍大,而后者则只有图钉直径的一半。他找到了两种通过水而非动物来传播种子的咖啡,还有长着折叠丝带状果实的翅果咖啡。他还发现了全新的安邦吉西斯种咖啡(Coffeaambongensis),这种咖啡的咖啡豆形如大脑。
此外,戴维斯的发现表明,野生咖啡在热带地区分布广泛,从非洲到亚洲,甚至远及澳大利亚,都可以找到它们的身影。在小果咖啡目前的主要产地埃塞俄比亚,一些森林里密集地生长着小果咖啡树,密度可达每英亩8000株。戴维斯相信,这些野生咖啡树中,很多都可以实现人工种植。
可是,与咖啡作物一样,野生咖啡也面临着重重危机。70%的野生咖啡有灭绝的危险,其中10%可能在10年内彻底消失。土地开发是野生咖啡面临的最大威胁,早在上世纪90年代末,埃塞俄比亚境内已有超过80%的森林遭到砍伐。2007年,戴维斯的研究小组在马达加斯加一片仅有棒球场内场大小的残存树林里,发现了全新的咖啡品种,而当地对于森林的砍伐仍在以令人惊心的速度持续着。对于野生咖啡树,情况正如戴维斯所形容的那样,“根本轮不到气候变化对野生咖啡的生长造成重大影响”。野生咖啡连同其生长的环境,正在以惊人的速度消失着。
戴维斯担心的是,研究人员把太多精力耗费在已保存下来的咖啡品种上,与此同时,可能包含更重要基因的其他野生品种却在逐渐消亡,或因人类对环境的破坏而灭绝。“在研究人员中,有这样一种思想,‘我们已经找到了所需的一切,这就足够了’,”他说,“但是,他们是否考虑过,如果没有对野生咖啡的持续探寻和研究,我们怎么会拥有如今这般丰富的咖啡基因库?”
埃塞俄比亚政府执行的有关政策也令人感到忧虑。作为咖啡的原产地,该国蕴藏着大量独有的野生咖啡种群,但埃塞俄比亚政府却禁止外国科研人员对其进行采集。如果能获得埃塞俄比亚野生咖啡的基因,从而丰富咖啡基因库,将会让席林的“新型人工小果咖啡”研究受益匪浅。埃塞俄比亚的野生咖啡,可能包含有增强咖啡作物耐热性,或提高单位产量的关键基因。席林迫切希望该国可以放宽政策,解禁这些宝贵资源。而与此同时,科学家也将利用现有资源,积极开展研究工作。
通过研究英国皇家植物园的档案,戴维斯发现,乌干达以及其他一些地方的居民,长久以来都有利用野生品种制作咖啡的记录。尽管有些咖啡的味道让人难以入口,但在对咖啡豆进行烘焙的时候,它们都会散发出熟悉的咖啡香气。戴维斯还提到,“百年之前,曾经有一些咖啡品种拥有极佳的口碑。重新研究这些早期的咖啡作物,也许可以使它们重放光彩,或者帮助我们培育出更好的品种。”
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