气候变化对全球粮食供应构成重大风险。
一支研究团队走遍世界,寻找28种重要作物的野生近缘种,以增加多样性。
这种多样性将为农民和育种者提供尽可能丰富的选择,以适应并减轻气候变化的影响。
老虎袭击和恐怖主义民兵都没能阻止科学家追寻具有韧性的作物,他们希望以此应对全球变暖,巩固人类的粮食供应。
一支科学家团队冒着遭蛇咬、被老虎袭击甚至遇上恐怖主义叛乱的危险,寻找常见作物的野生变种,以帮助人类在气候变化面前保障粮食供应。
他们的行动令人想起无畏的考古学家印第安纳·琼斯。来自25个国家的100多名研究人员乘坐吉普车、独木舟、骑马,甚至骑大象,收集28种具有全球重要意义的作物的野生近缘种。这些主粮包括水稻、玉米、大麦、豆类和土豆,是广大人群营养摄取的基础;然而,经过数代选择性育种,它们的基因库已趋于贫乏,因此容易受到气候变化的影响。
这项为期六年的收集工作被称为“一场紧急救援行动”,是作物野生近缘种项目的一部分。该项目由英国邱园千年种子库与作物信托基金会分阶段合作开展,并由挪威政府资助。这项工作开展得正是时候:全球适应中心于10月发布的一份报告预测,除非立即采取行动,使全球农业适应气候变化,否则到2050年全球粮食供应可能减少30%。
极端措施
收集工作共耗费2,973个野外作业日,研究人员从371种野生近缘植物中采集了4,644份种子样本。各团队深入丛林,携带种子指南、用于清理种子的筛子、用于干燥种子的硅胶,以及用于地理标记采集地点的GPS设备。
“这些探险可不是在公园里散步,”作物信托基金会全球倡议负责人汉内斯·德姆佩沃尔夫说。“有时它们危机四伏、体力消耗极大,研究人员要面对高温、灰尘、汗水以及野生动物的危险,从吸血水蛭到老虎都可能遇上。种子采集者从野外带回来的故事,常常像是印第安纳·琼斯电影里的场景。”
在尼泊尔,为躲避老虎和犀牛袭击,各团队不得不骑大象出行。在厄瓜多尔,研究人员进入蛇类出没的区域,寻找难以发现的野生稻。为了防止被蛇咬,他们穿上及膝的塑料靴,靴尖带有金属护片,最终带回了目标种子。
在巴基斯坦,许多部落边境地区对外国人乃至当地人来说都不安全。为确保安全,采集人员只能在向导陪同下,于白天进行短途出行。在尼日利亚,尽管博科圣地叛乱和严重洪灾造成了阻碍,作物野生近缘种项目的国家合作伙伴仍成功获得了20个物种的205个品种,其中包括甘薯、高粱和茄子。
成功找到目标往往还需要一点运气,有时得多次出行才能找到难以寻觅的作物。如果错过采集时机,研究人员就不得不等到次年再来。意大利的一支团队几乎已放弃寻找一种块茎可食用的特定豌豆;这时,帕多瓦大学的一位科学家从飞驰的火车车窗望出去,发现了它独特的红色花朵。
深入野外
那么,为什么我们的食物迫切需要遗传多样性?人类的主粮作物都是由野生植物驯化而来。经过一代代以产量和营养价值为目标的选择性育种——小麦的育种历史更是超过10,000年——它们的基因库已变窄,因此容易受到常见威胁的影响。例如,香蕉作物易受一种名为巴拿马病的真菌侵害;自20世纪40年代以来,这种病害已摧毁了许多种植园。
“在培育理想作物的过程中,一些遗传信息已经丢失,这使作物更容易受到波动的影响,”千年种子库作物野生近缘种项目协调员克里斯·科克尔解释说。“无论是气候还是害虫,它们往往缺乏帮助自己抵御这些状况所需的遗传多样性。”
预计气候变化会加剧许多常见威胁,包括干旱、洪水、温度波动、害虫和植物病害。作物的野生近缘种保留了应对这些严酷环境的遗传多样性,即使降雨不足或温度极端,也能在土壤质量往往较差的地方茁壮生长。
“我们所有的作物都源自野生物种,”德姆佩沃尔夫说。“因此,这些野生祖先通常仍然存在。农民照料作物,可以说是对它们呵护备至。我们的目标是让一些野生性状重新进入驯化作物的基因库,因为我们如今面对的一些气候变化挑战规模如此之大,以至于必须回到野生植物中寻找答案。”
研究人员尤其高兴地找到了一种能在咸水中生长的胡萝卜野生近缘种,以及一种来自巴基斯坦河口、耐盐的野生稻。随着海平面上升预计会提高土壤盐度,这种性状可能变得十分重要。
其他重要发现包括一种抗常见白粉病真菌的燕麦野生近缘种,以及一种难以寻觅的班巴拉花生品种。这种高蛋白豆科作物耐高温和干旱,也能在贫瘠土壤中良好生长。
不过,目标并非寻找特定性状,而是增加多样性。“在田间看到这些植物时,很难预测它们将来能派上什么用场,”德姆佩沃尔夫说。“我们只是希望,在帮助作物适应气候变化时,能为育种者和农民提供尽可能丰富多样的选择。”
开放共享
收集阶段结束后,作物野生近缘种项目进入预育种阶段,旨在从不理想性状中分离出耐热、耐旱或耐盐等理想性状。目前,育种者已在48个国家针对19种作物开展这项工作。有些作物的进展更快:越南湄公河三角洲的农民目前正在试种与野生品种杂交的水稻。
根据一项联合国协议《粮食和农业植物遗传资源国际条约》的条款,育种者和农民均可免费获取这些材料。
“这个项目的宗旨是让材料得到公平共享,目前并非为了商业利益。我们的国家合作伙伴没有盈利,邱园也没有盈利——我们不出售种子,”科克尔说。“合作国家的农业机构、大学或种子库接受了培训,并将采集到的部分种子寄给我们;与此同时,他们也在本国保留了一部分,从而提升自身照料这些种子的能力。”
“这个项目之所以成功,完全得益于世界各地组织中的个人所付出的奉献与努力。他们朝着共同目标携手合作,保护作物的野生近缘种。这些植物过去遭到忽视和轻视,但很可能掌握着未来数年保障世界粮食安全的关键。”他说。







