咖啡保卫战

    今年3月，包括了世界顶级咖啡研究专家在内的大约20人聚集到哥斯达黎加图里亚尔瓦的热带农业研究和高等教育中心（CATIE），讨论咖啡——这种世界上最受欢迎的饮料作物，在中美洲地区扑朔迷离的前景。

    研讨会的主题是一种危害极大的农业病：咖啡锈病——在当地的西班牙语中被称为Roya。真菌感染咖啡叶导致锈病，使其无法获得生长所必需的阳光。过去几年中，中美洲地区种植的约100万英亩（1英亩约合0.4公顷）的咖啡中，有一半左右惨遭锈病的蹂躏，并导致这一地区2012年的咖啡产量下降了约20%。

    不幸的是，这仅仅是全球变暖的大背景下，咖啡作物面临的众多危机之一。在图里亚尔瓦咖啡馆里，法国农业发展研究中心（CIRAD）的遗传学家和咖啡育种专家贝努瓦·贝特朗说：“我们现在所种植的大多数咖啡品种，既无法抵抗疾病和病虫害的侵袭，也没有能力抵御气温升高，以及其他因气候变化所导致的环境威胁。”

    的确，因为缺少遗传多样性（这是决定物种存亡的关键因素），咖啡既不能适应酷热的气候，也无法抵抗病害的侵袭。实际上，全球70%的咖啡都属于同一品种——小果咖啡。种株、产地和烘焙方式的不同，决定了咖啡多种多样的口味，但这也混淆了人们对于咖啡遗传史的正确认识。我们现在喝到的所有咖啡，几乎都是近几个世纪以来从埃塞俄比亚引种的，而引种所采用的原种野生咖啡的种类少之又少。

    现在，对于咖啡种植业面临的紧迫威胁，研究人员已经开始通过科学手段，希望能够亡羊补牢，拯救咖啡。

咖啡界的拯救者

    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。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。

    蒂姆·席林是一名遗传学家，被人们戏称为咖啡界的印第安纳·琼斯，负责世界咖啡研究组织的监管工作。在他看来，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。

    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，然后观察这些引种的咖啡树是否比在原产地的长势更好。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。

    但总的来说，利用现有咖啡作物的基因变异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。研究人员在咖啡基因组测序工作中取得了最新进展，用贝特朗的话来描述就是：野生咖啡中堪称一部卷帙浩繁的咖啡基因大全。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。

    坐落于CATIE的联合国粮农组织埃塞俄比亚咖啡展示园正是这些咖啡基因差异性的汇集之地。在大约21英亩的土地上，整齐地栽种着近10000株小果咖啡树，除了来自埃塞俄比亚外，还来自马达加斯加等非洲其他地区以及亚洲的也门。

    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，目的是从尽可能少的种株身上，发现尽可能多的优良性状。席林表示：“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，都远非是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。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·戴维斯从1997年开始研究野生咖啡。他的一系列发现表明，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。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。

    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。

    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。研究者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。

与时间赛跑

    在世界咖啡研究组织成立后不久，咖啡锈病便席卷了中美洲地区。为应对这次灾难，席林决定在危地马拉举办一次小型会议，商讨可行对策。会议计划一经公布，便立即收到了大量参会申请。

    席林的会议还受到了美国国际开发署的关注。因为中美洲地区的咖啡种植业一旦崩溃，将可能会导致大批移民涌入美国，这也是美国国际开发署背后的美国政府所顾虑的。据世界咖啡研究组织估算，2012年中美洲地区的锈病暴发，给咖啡种植者带来的损失高达5.48亿美元。如果政府和科研机构继续无所作为，那么到2050年，中美洲地区的咖啡产业可能被彻底摧毁。

    席林认为，面对锈病等一系列威胁，建立长效的协调机制是非常必要的。席林的项目最终获得了美国国际开发署的资助，该项目将通过高科技育种计划，为种植者提供气候适应性和抗病虫害能力更强的新咖啡种源。

    锈病的流行，仅仅是全球咖啡种植业所面临诸多威胁的一个预演，在气温升高和极端天气的影响下，已经脆弱不堪的咖啡作物将对新出现的病害毫无抵抗之力。要想在危机中求生，咖啡作物必须拥有更强的适应能力。正如美国北卡罗来纳州反文化咖啡公司总裁布雷特·史密斯比喻的那样，选择咖啡作物的基因，就像是“仅有少数几只股票可供挑选的证券投资组合”。史密斯对于席林及其研究伙伴充满信心，尽管这场“咖啡保卫战”才刚刚打响。

    最后，唯一的疑问就是相关研究是否能及时完成。“如果能在10年前就完成这些研究工作，那么我们今天也就不必面对这些棘手的问题了。”席林的首席合作伙伴之一、美国精品咖啡协会的执行理事里克·莱因哈特说，“而现在，如果我们还不开始工作，时间将会更加紧迫，咖啡也许再也等不到明天的来临了。”

    本文由《环球科学》杂志社供稿