2018-12-27 10:39:22
Flora De Guzman撕開一扇拱頂門上的封條，打開一條縫隙，一股干冷的空氣呼嘯著從門縫中襲來。在氣閘后面是一個(gè)恒溫為零下20度的房間，里面擺滿了一架子一架子的密封鋁罐，里面裝著世界上最被低估的資源之——保存了13萬(wàn)多種水稻的樣本。
過去40年來，De Guzman一直在洛斯巴諾斯國(guó)際水稻研究所基因庫(kù)工作。有些樣品在這里存放的時(shí)間比我在這工作的時(shí)間還長(zhǎng)。“我們已經(jīng)知道了時(shí)間的價(jià)值，”她說。
IRRI位于馬尼拉以南幾個(gè)小時(shí)車程的地方，是一個(gè)獨(dú)特的全面的水稻基因多樣性數(shù)據(jù)庫(kù)，全世界有超過30億人依賴這種作物裹腹。來自世界各地不同品種水稻的種子被收集起來，經(jīng)過手工分類，來確保它們的純度，并儲(chǔ)存在儲(chǔ)藏室里，在這里它們可以保存50年或更長(zhǎng)時(shí)間。
來自公共或私人部門的研究人員要求獲得樣本時(shí)，需象征性地交一點(diǎn)費(fèi)用，這樣他們就可以將研究所的品種與自己的品種雜交。但在過去幾年里，隨著氣候變化導(dǎo)致更不穩(wěn)定和更極端的天氣，使得農(nóng)民迫切需要能夠抵御干旱、洪水和害蟲的水稻品種，該基因庫(kù)的任務(wù)變得更加緊迫。與這些重要特征相對(duì)應(yīng)的基因在這個(gè)基因庫(kù)中都可以找到。
“氣候變化是對(duì)糧食安全的最大威脅。”全球作物多樣性信托基金會(huì)執(zhí)行董事Marie Haga說。Haga說：“為了在未來養(yǎng)活世界眾多人口，我們需要讓養(yǎng)活我們的主要作物適應(yīng)新的環(huán)境?；驇?kù)中作物的多樣性是我們培育能夠應(yīng)對(duì)極端氣候的植物所需的原材料。”
全球科學(xué)界的共識(shí)是，除非采取緊急行動(dòng)，否則地球目前的氣溫將比前工業(yè)化時(shí)代至少高出1.5攝氏度。2016年，各國(guó)政府同意采取措施減少碳排放，防止氣溫進(jìn)一步超過這一水平，但進(jìn)展緩慢。目前的預(yù)測(cè)顯示，如果不采取重大行動(dòng)，世界氣溫可能會(huì)超出目標(biāo)。
氣溫若照這樣的速度上升可能對(duì)全球主要農(nóng)作物產(chǎn)生嚴(yán)重影響，它們的脆弱性部分源于它們的同質(zhì)性。眾所周知，這些單一栽培是20世紀(jì)60年代和70年代稱之為“綠色革命”的遺物。“綠色革命”的基礎(chǔ)是開發(fā)出產(chǎn)量高、對(duì)氮肥施用反應(yīng)良好的各種谷類作物。
綠色革命的品種非常成功，迅速取代了傳統(tǒng)品種的相同作物。農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)阻止了發(fā)展中國(guó)家不斷演變的糧食危機(jī)，并為當(dāng)今南亞、東南亞和拉丁美洲的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)奠定了基礎(chǔ)。然而，新品種的成功在全球糧食系統(tǒng)內(nèi)造成了新的脆弱性。這些作物很好地適應(yīng)了它們所種植的條件，但當(dāng)這些條件發(fā)生變化時(shí)就無法很好地適應(yīng)。
單一栽培也容易受到新害蟲的出現(xiàn)，這些新害蟲可以在基因相同的種群中迅速傳播。全球種植的香蕉中，近50%是卡文迪什香蕉品種——種19世紀(jì)生長(zhǎng)在英國(guó)的香蕉克隆品種。這種作物現(xiàn)在正面臨一種新出現(xiàn)的巴拿馬病的威脅，這種真菌在20世紀(jì)50年代幾乎消滅了另一種香蕉品種大米歇爾。
氣候變化的影響已經(jīng)在重要的水稻種植區(qū)顯現(xiàn)出來。在以雨水灌溉為主的老撾，近年來嚴(yán)重的干旱導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。在孟加拉國(guó)，嚴(yán)重的洪水在2017年沖走了大面積的稻田，而沿海地區(qū)也遭受了海水侵蝕，損害了農(nóng)作物。在湄公河三角洲--越南一半以上的水稻產(chǎn)量都來自該地區(qū)，洪水、干旱和海水的入侵，共同影響了水稻產(chǎn)量。
多年來，水稻育種家一直試圖培育出能夠抵抗這些“非生物”脅迫的品種。然而，由于天氣模式變得越來越不可預(yù)測(cè)，確保農(nóng)民在合適的時(shí)間擁有合適的耐壓品種變得相當(dāng)困難。
“在早期我們?cè)噲D改善品種承受單一壓力的能力，所以我們培育出了耐旱或耐洪水品種，但現(xiàn)在我們意識(shí)到培育只能抵抗一種壓力的品種是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此我們正在嘗試培育一種能夠同時(shí)抵抗多種壓力的作物。”IRRI越南氣候變化專家Bjoern Ole Sander說。
在洛斯巴諾斯水稻庫(kù)中冷卻的樣品中包含了使水稻作物適應(yīng)這些新條件并使它們具有抵御未來挑戰(zhàn)的能力所需的特性。負(fù)責(zé)基因庫(kù)的進(jìn)化生物學(xué)家Ruaraidh Sackville Hamilton表示，氣候變化是一個(gè)迫在眉睫的威脅，但基因庫(kù)必須從幾十年甚至幾百年發(fā)展的角度來考慮。這就是經(jīng)濟(jì)學(xué)家所說的選擇權(quán)價(jià)值。
近年來，這種選擇的價(jià)值變得越來越容易衡量?；驕y(cè)序技術(shù)變得更快更便宜，改變了研究的經(jīng)濟(jì)學(xué)。第一個(gè)水稻基因組序列的編譯成本約為10億美元。Hamilton說：“今天，完成一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的序列大約需要1000美元。測(cè)序成本的下降已經(jīng)超過了摩爾定律。
這意味著研究人員有更大的能力將基因與特定特征匹配?；驇?kù)已經(jīng)對(duì)3000個(gè)樣本的基因組進(jìn)行了測(cè)序，這些樣本被稱為“序列”。如果測(cè)序的成本進(jìn)一步下降，那么整個(gè)基因組的測(cè)序成本也會(huì)下降。
“在此之前，我們幾乎是隨機(jī)決定選擇哪些品種進(jìn)行評(píng)估，看看它們是否具有價(jià)值，這是一個(gè)非常困難的過程?，F(xiàn)在有了3000個(gè)測(cè)序的基因組，很容易就能收集到農(nóng)學(xué)價(jià)值的數(shù)據(jù)，并與序列數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，”Hamilton說
基因編輯技術(shù)利用酶來修飾或?qū)NA插入基因組，它的出現(xiàn)有望使這一過程更加有效，使研究人員能夠更快地“原型化”各種基因，從而證明單個(gè)基因?qū)?yīng)的是哪一特定特征。
隨著氣候變化的有害影響已經(jīng)在世界各地顯現(xiàn)出來，隨著幾個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體不愿限制導(dǎo)致全球變暖的碳排放，基因庫(kù)的選擇價(jià)值變得越來越大、越來越明顯。去年10月，全球作物多樣性信托基金)每年向該金庫(kù)提供140萬(wàn)美元的永久資助，以確保其樣本在可預(yù)見的未來乃至更遠(yuǎn)的將來都能得到保護(hù)。
“我認(rèn)為，公平地說，作物多樣性可能是最重要的自然資源之一，但目前基本上還未被意識(shí)到。我們必須做點(diǎn)什么。”Haga說。
“在過去的100年里，我們失去了太多的谷物品種，所以現(xiàn)在我們必須要提高重視。因?yàn)槊渴ヒ环N作物，我們就失去了多種未來的選擇。”
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