全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Twitter

防疫期間遠端工作,請利用客服信箱聯繫。

Dec. 13 2019

這些另類食物,將是未來人類面對嚴峻氣候的救星

  • 加州大學戴維斯分校(University of California, Davis),正在進行鷹嘴豆的預先育種(Pre-breeding)。預先育種是將各種已被馴化的作物品種與它們的野生近緣種雜交的過程,將有用的特徵帶入,並將無用的特徵摒除。PHOTOGRAPH COURTESY UC DAVIS, CROP WILD RELATIVES

    加州大學戴維斯分校(University of California, Davis),正在進行鷹嘴豆的預先育種(Pre-breeding)。預先育種是將各種已被馴化的作物品種與它們的野生近緣種雜交的過程,將有用的特徵帶入,並將無用的特徵摒除。PHOTOGRAPH COURTESY UC DAVIS, CROP WILD RELATIVES

  • 科學家們在厄瓜多搜尋馬鈴薯、茄子、稻米和番薯的野生近緣種。PHOTOGRAPH COURTESY L.M. SALAZAR, CROP TRUST

    科學家們在厄瓜多搜尋馬鈴薯、茄子、稻米和番薯的野生近緣種。PHOTOGRAPH COURTESY L.M. SALAZAR, CROP TRUST

  • 位於基尤皇家植物園裡的千禧年種子庫。PHOTOGRAPH COURTESY ROYAL BOTANIC GARDENS, KEW

    位於基尤皇家植物園裡的千禧年種子庫。PHOTOGRAPH COURTESY ROYAL BOTANIC GARDENS, KEW

  • 一張種子的 X 光照片。PHOTOGRAPH COURTESY CROP WILD RELATIVES

    一張種子的 X 光照片。PHOTOGRAPH COURTESY CROP WILD RELATIVES

  • 一顆野生紅蘿蔔種子的彩色掃描。考察隊伍中的研究人員在葡萄牙找到一種野生紅蘿蔔,它能夠忍受鹽土,目前正被研發成能在孟加拉國栽種的作物。PHOTOGRAPH BY ROB KESSELER

    一顆野生紅蘿蔔種子的彩色掃描。考察隊伍中的研究人員在葡萄牙找到一種野生紅蘿蔔,它能夠忍受鹽土,目前正被研發成能在孟加拉國栽種的作物。PHOTOGRAPH BY ROB KESSELER

1

班巴拉豆(Vigna subterranea)和野草可能不是大多數菜單上的首選,但搜尋著現代作物的野生近緣種的科學家,可能已經為我們未來的食物需求找到一個解決方案。

加州大學戴維斯分校(University of California, Davis),正在進行鷹嘴豆的預先育種(Pre-breeding)。預先育種是將各種已被馴化的作物品種與它們的野生近緣種雜交的過程,將有用的特徵帶入,並將無用的特徵摒除。PHOTOGRAPH COURTESY UC DAVIS, CROP WILD RELATIVES

加州大學戴維斯分校(University of California, Davis),正在進行鷹嘴豆的預先育種(Pre-breeding)。預先育種是將各種已被馴化的作物品種與它們的野生近緣種雜交的過程,將有用的特徵帶入,並將無用的特徵摒除。PHOTOGRAPH COURTESY UC DAVIS, CROP WILD RELATIVES

在西非以外可能不太有人知道班巴拉豆(Vigna subterranea ),但這種富含蛋白質的花生表親,在惡劣的氣候和貧瘠的土讓中仍能長得頭好壯壯,並被列在全球糧食作物種子的優先搜索清單上。而這份清單上的作物,或許就是在暖化的地球上生存的救命糧食。

跋涉過荒野,躲避過戰爭、洪水和毒蛇,超過100名科學家花費了過去六年時間,追蹤對世界糧食安全(world food security)而言很重要的植物。這些植物已有許久不曾見過,是28種食物與飼料作物的野生近緣種。

AD

ads-parallax

他們橫跨 25 國進行搜索,從祕魯的山上找到地中海島嶼賽普勒斯(Cyprus)的曠野,尋找弱小且被忽視,但足夠強韌在荒野中生存的植物。他們在12月初發表了這項發現,填補了全球性基因資料庫的缺口。在氣候變遷造成氣候不穩定的嚴酷環境下,這個資料庫可以用來緩衝全球糧食供應問題。

這是一項緊急任務。國際氣候變遷小組(International Panel for Climate Change)表示,隨著如今氣候變遷造成的洪水與乾旱影響到食物的供給與價格,一場糧食危機已逐漸顯現。最近的一份報告警告,全球糧食作物產量在接下來的30年內將減少高達30 %。水資源的短缺更是壓迫了糧食系統,威脅到小麥、玉米和稻米的供應──這些糧食加起來,大約占我們攝取的熱量總和的一半。

小麥、玉米和稻米等三種主要糧食作物,皆被列在考察的目標清單上,而考察的目的還包括尋找作物的野生版本,例如班巴拉豆、家山黧豆(Lathyrus sativus)、珍珠粟(Pennisetum glaucum )和䅟子(Eleusine coracana)。這些作物只要離開它們的天然生長地區,就和「家喻戶曉的糧食」沾不上邊。其它糧食還包括大麥、茄子、紅蘿蔔和大蕉。

「取代我們現在所食用的食物並非目標。」全球作物多樣性信託基金(Global Crop Diversity Trust)全球倡議的負責人、資深科學家漢尼斯・丹普沃爾夫(Hannes Dempewolf)說。全球作物多樣性信託基金是管理這項十年計畫的國際組織。

「我們都非常眷戀自己的食物,而且由於不同作物背後的文化習俗,要完全取代某種糧食是非常困難的。」丹普沃爾夫說。

主要概念是,透過從那些在乾旱、高鹽度或疾病中存活下來、未被馴化的近緣種那裡借來的基因,在作物的培植過程中調整被馴化的物種,讓作物變得更強壯且適應力更強。

將許多作物囊括在搜索名單中後,可以讓我們在遭遇災難性氣候變遷時,有更多種類的食物可以依賴。有些作物只有在某些開發中國家是重要的,其它則在世界各地都非常重要。

「說得更直接或更戲劇性一點,如果我們在10到20年內還能享用麵包的話,那很可能是因為這項計畫成功幫助到過去不曾被保護的小麥野生近緣種。」丹普沃爾夫說。

補充基因庫

保存或改造種子並非新鮮事。但馴化的過程已讓栽培的植物漸漸失去基因多樣性,讓我們所依賴的糧食作物更無法抵抗疾病和極端氣候。面對未知的未來,且為了讓糧食系統恢復韌性,科學家們現在將目光放回到大自然的基因豐富度上。

這項「搜索並救援」的任務只是一項更大努力的一部份。一個囊括 1750 座基因庫的全球網絡已蒐羅了大量的種子與其它植物素材。其中最有名的是位於挪威的斯瓦爾巴全球種子庫(Svalbard Vault),不論是已被馴化的作物還是野生植物,從維繫全球種子多樣性的層面來說,斯瓦爾巴全球種子庫就是一項終極的備份計畫。

科學家們在厄瓜多搜尋馬鈴薯、茄子、稻米和番薯的野生近緣種。PHOTOGRAPH COURTESY L.M. SALAZAR, CROP TRUST

科學家們在厄瓜多搜尋馬鈴薯、茄子、稻米和番薯的野生近緣種。PHOTOGRAPH COURTESY L.M. SALAZAR, CROP TRUST

近年來,為保留種子所做的努力急速增加,一個由11座種子庫組成的跨國系統已經就定位,每座種子庫都有其專門的作物,例如:祕魯是馬鈴薯、菲律賓是稻米、敘利亞則是旱地穀物。

但庫存計畫還沒完成。這項啟動「搜索並救援」的計畫的第一步,是團隊必須細心的檢查已有的庫存──也就是確認哪些物種的樣品不足或缺失,以及可以在哪裡找到它們。

經過六年、超過3000個日子的努力後,這項任務將371個不同物種或亞種的4644個樣本裝入袋中,這大約是他們當初計畫採集數量的80%。

收穫與失去

班巴拉豆是一個成功的例子。這個重要物種的野生近緣種在基因庫中完全不見蹤影,而這項研究從奈及利亞的土讓中挖出了17份它們的樣品,「包括一些非常難找的。」丹普沃爾夫說。

這種耐性極強的堅果主要由西非小農栽種,禁得起高溫與乾旱,在貧瘠的土壤中也能長得很好。它可以生吃當作點心、烘烤或加工成其它食品。它會是那些即將成為未來糧食的「素人」作物之一嗎?

「我對班巴拉豆頗有研究。」喬・迪佛利斯(Joe DeVries)說。迪佛利斯是非營利組織──種子系統團體(Seed Systems Group)的領導人,多年來在非洲的種子部門進行研究。「它在許多國家都是非常重要的作物,包括剛果、馬達加斯加、查德和貝南。」

他說問題在於,目前的培植重點都忽略了它,所以它的產量仍然很少。

在南亞和東非部份地區受到歡迎的家山黧豆(Lathyrus sativus)耐旱性強,能在危急時刻提供糧食。但食用太多家山黧豆,對成人來說有膝蓋以下麻痺的風險,對兒童則可能造成腦部損害。某次在巴基斯坦的搜索行動中,採集到了家山黧豆毒素較低的野生近緣種,為創造出更安全的品種增添了希望。

在其它區域同樣列在清單上的食物當中,東非的䅟子和印度次大陸的木豆(Cajanus cajan)是人們較為熟悉的作物。團隊在祕魯和厄瓜多找到三種野生馬鈴薯,利馬(Lima)庫存充足的國際基因庫裡皆缺少這些變種。有一種野生版本的紅蘿蔔在葡萄牙被尋獲,它在有鹽份且較乾燥的土壤中生長良好,目前正被培植用於孟加拉國和巴基斯坦。野生燕麥能夠抵抗白粉病(powdery mildew),但已被馴化的作物則會被這種疾病摧毀。從亞美尼亞到塞普勒斯和黎巴嫩一帶可以發現野生燕麥的蹤跡。另外,科學家也在肯亞找到基因庫中所缺失的、茄子的四種野生近緣種。

但並非所有消息都是好消息。有時,團隊的救援來得太晚。丹普沃爾夫就親眼看見尼泊爾的野生水稻因人類造成的棲地改變而受害。「對我來說,這大概是一個最明顯且最緊急的提醒,告訴我們這項任務有多重要。」他說。

這也是一場大冒險。在奈及利亞,採集者必須躲過洪水和一場由聖戰團體博科聖地(Boko Haram)發起的暴動。在厄瓜多要尋找一種難以找到的野生水稻變種,則必須穿上帶有金屬刺的高筒靴以避免被蛇咬傷。在義大利,要找到一種塊莖可食用的豌豆希望愈來愈渺茫──直到一名當地研究員從火車車窗碰巧看見它(並立刻在下一站下車)。

位於基尤皇家植物園裡的千禧年種子庫。PHOTOGRAPH COURTESY ROYAL BOTANIC GARDENS, KEW

位於基尤皇家植物園裡的千禧年種子庫。PHOTOGRAPH COURTESY ROYAL BOTANIC GARDENS, KEW

英國基尤皇家植物園(Kew Gardens)千禧年種子庫(Millennium Seed Bank)的計畫協調員,克里斯・卡克爾(Chris Cockel)表示,除了珍貴樣品之外,當地科學家還發現了一種通常會被他們忽略、對雜草植物的新見解。「它們會這麼有趣的原因,是因為它們一直以來都在邊緣求生存,沒有受到過任何人類的幫助。」他說。

打造強壯作物的漫漫長路

每一批被拯救的種子,有三分之一會被保留在採集它們的國家,其餘則會迅速被送到基尤植物園種子庫的安全保存設施。在那裡,他們會保留最初採集到的種子,同時也會應要求送出樣本。卡克爾已經發送過樣本到九個不同國家的基因庫,且即將發送樣本到另外三個國家。

基因庫的培育人員用這些種子研發出味道和長相與我們所知食物相像的品種,但它們擁有生存優勢,這是長期在野外生活獲得的好處。這個過程的第一步是「預先育種」(pre-breeding),也就是一種將已被馴化品種與其野生近緣種雜交的費力過程,目的是注入有用的特徵,並過濾掉不需要的特徵。目前有 19 種有採集到其野生近緣種的作物正在經歷此過程。但培植的過程是漫長的,得花 10 到 20 年或更長,才會創造出一個農人可使用的認證品種。

這種在種子天然棲地以外進行保存與培植的做法也招來批評。有人說它無法涵蓋到所有需要被保存的種子。還有人說,將種子從它們的天然棲地拿走後,基因庫會更重視研究人員的需求而非小農的需求,儘管小農也能幫助保存原野中的多樣性。作物信託基金指出,他們的工作並非只是讓基因庫變得更豐富,他們會還依照聯合國《糧食和農業植物遺傳資源國際條約》(International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture)分享採集到的東西。

一張種子的 X 光照片。PHOTOGRAPH COURTESY CROP WILD RELATIVES

一張種子的 X 光照片。PHOTOGRAPH COURTESY CROP WILD RELATIVES

一顆野生紅蘿蔔種子的彩色掃描。考察隊伍中的研究人員在葡萄牙找到一種野生紅蘿蔔,它能夠忍受鹽土,目前正被研發成能在孟加拉國栽種的作物。PHOTOGRAPH BY ROB KESSELER

一顆野生紅蘿蔔種子的彩色掃描。考察隊伍中的研究人員在葡萄牙找到一種野生紅蘿蔔,它能夠忍受鹽土,目前正被研發成能在孟加拉國栽種的作物。PHOTOGRAPH BY ROB KESSELER

迪佛利斯說,已被馴化的種子與其野生近緣種的雜交,已經默默塑造了我們長期種植並食用的那些作物。「如果我們沒有取得這些活的野生近緣種,就無法替它們進行雜交。這是極為重要的工作,而身為一名作物遺傳學者,我很開心這樣的過程正在進行中。」他說。

這個計畫中蒐集種子的部份已經完成,而整個計畫也將在明年作結束。團隊正在向資助他們的挪威政府爭取更多補助。

「與自然界所蘊含的相比,我們所做的研究不過是一點皮毛而已。」卡克爾說。

許多野生近緣種仍未被尋獲,而已經被採集到的那些仍無法拼湊成科學家想像的全貌。

與此同時,培植人員和研究人員皆可使用那些被拯救起來的種子。團隊中瀰漫著一種急迫的氣氛。「他們招募農人在預先育種結束前前來幫忙,這個過去所沒有的舉動,能縮短從保存到研發出耐氣候變遷作物的過程,」丹普沃爾夫說:「這讓我們相當興奮。」

延伸閱讀:隨堂測驗:你的浪費食物指數有多高?受到氣候變遷威脅的五種食物

MAY. 2024

章魚的秘密

牠和你我天差地遠,但同樣聰明絕頂,可能揭示了智慧生物的另一種演化途徑。

章魚的秘密

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250