在葡萄牙的CIFC上，咖啡葉表現(xiàn)出咖啡葉銹病的癥狀。(照片：英格爾布雷希特/國際原子能機(jī)構(gòu))

咖啡行業(yè)每年產(chǎn)生約1000億美元的收入。但是隨著氣候變化和隨之而來的氣候模式的變化，許多傳統(tǒng)種植地區(qū)曾經(jīng)適合咖啡種植的條件正在惡化。此外，咖啡葉銹病(一種殺死咖啡樹的疾病)的發(fā)病率正在上升。

原子能機(jī)構(gòu)與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(糧農(nóng)組織)合作，一直在與國家專家合作，以利用核技術(shù)減輕咖啡樹上的咖啡因銹蝕的壓力。對(duì)國際原子能機(jī)構(gòu)而言，這是第一次培訓(xùn)專家使用植物育種技術(shù)來開發(fā)對(duì)引起咖啡因銹蝕的真菌具有抗性的咖啡品種。這項(xiàng)培訓(xùn)是為期五年的協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目的一部分，來自六個(gè)國家的科學(xué)家正在對(duì)抗病咖啡植物品種進(jìn)行研究。

“種植者一直注意到氣候變化對(duì)他們的咖啡作物的影響，導(dǎo)致收成下降，而且許多咖啡生產(chǎn)地區(qū)正在經(jīng)歷的降雨不穩(wěn)定，這有利于疾病的傳播，”糧農(nóng)組織/國際原子能機(jī)構(gòu)糧食和農(nóng)業(yè)核技術(shù)聯(lián)合處植物育種和遺傳實(shí)驗(yàn)室。“阿拉比卡咖啡通常是在涼爽的氣候下，在陰影地區(qū)的山坡上種植的，但是現(xiàn)在我們看到溫度隨著您上山而升高，這對(duì)諸如鐵銹病等疾病的傳播產(chǎn)生了影響。”

在哥斯達(dá)黎加種植咖啡

在哥斯達(dá)黎加，大多數(shù)咖啡種植園都坐落在中小片土地上。這些家庭經(jīng)營的農(nóng)場通常依靠季節(jié)性工人手工采摘咖啡豆。這個(gè)過程是及時(shí)而密集的，在收獲季節(jié)需要多達(dá)14000名來自哥斯達(dá)黎加和巴拿馬的工人。

但是，隨著氣候變化加劇不適合咖啡植物的天氣狀況，季節(jié)性工作機(jī)會(huì)減少，影響了人們的生活。還發(fā)現(xiàn)降雨模式的變化和溫度的升高縮短了帶有葉銹病的咖啡植物成為傳染性植物的時(shí)間，從而增加了感染率和傳播速度。

哥斯達(dá)黎加咖啡研究所(ICAFE)與原子能機(jī)構(gòu)和糧農(nóng)組織合作，一直在研究全國范圍內(nèi)的咖啡葉銹病的影響及其管理方法。自2010年以來的記錄顯示溫度升高和降雨方式變化，咖啡種植者發(fā)現(xiàn)他們無法在平時(shí)收割莊稼。

生產(chǎn)力的下降影響了種植者的收入，減少了可用于種植的資源，并使后代的農(nóng)場保護(hù)面臨風(fēng)險(xiǎn)。ICAFE的生物技術(shù)專家Reina Cespedes說：“這可能會(huì)影響我國未來的土地?fù)碛心Ｊ健?rdquo; “改善咖啡樹的遺傳學(xué)對(duì)于提高咖啡生產(chǎn)家庭的生活質(zhì)量，保持土地所有權(quán)并促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)性至關(guān)重要。”

葡萄牙的咖啡研究

葡萄牙也參與了IAEA-FAO項(xiàng)目，是Coffee Rust Rust研究中心(CIFC)的所在地。CIFC對(duì)來自全球40個(gè)國家的約3600個(gè)咖啡銹樣本進(jìn)行了評(píng)估，科學(xué)家們?cè)谄渲械?3種咖啡樹中鑒定出50種不同的咖啡銹。在IAEA項(xiàng)目中，確定了三個(gè)新的咖啡銹病病原體。對(duì)這一全球咖啡銹病的收集進(jìn)行的研究將有助于鑒定各種耐咖啡銹蝕的咖啡植物-考慮到咖啡銹蝕物種的多樣性，這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

CIFC的植物病理學(xué)家Vitor Varzea表示：“我們首先意識(shí)到天氣變化對(duì)2011年咖啡種植者，病理學(xué)家和咖啡種植國家的技術(shù)公告的咖啡收成的影響。” “迫切需要找到并鑒定具有新特性的耐咖啡銹蝕的咖啡植物，然后再推廣到其他國家。”

該項(xiàng)目對(duì)先進(jìn)咖啡植物品種的研究將有可能應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，例如因咖啡葉銹病而引起的疾病暴發(fā)。通過在咖啡中實(shí)施植物育種技術(shù)，糧農(nóng)組織/國際原子能機(jī)構(gòu)以及中美洲和南美洲，中國和歐洲的研究人員正在開發(fā)抗咖啡銹病的新品種。雖然咖啡植物育種是國際原子能機(jī)構(gòu)的首創(chuàng)，但過去十年來，植物育種技術(shù)已被用于增強(qiáng)全球糧食安全，在木薯，大豆，番茄和大米中發(fā)布了1000多種改良植物品種。

變異育種如何工作?

變異育種涉及使用諸如X射線或γ射線之類的核技術(shù)來誘導(dǎo)植物發(fā)生變化以改善作物，例如提高產(chǎn)量或抗病性。通過突變育種，種子或植物組織(植物的插條)會(huì)受到輻射。然后將輻照過的植物組織置于無菌培養(yǎng)基中生長，從而產(chǎn)生小植株，而輻照過的種子則直接進(jìn)入下一代。檢查植物/小苗的合適特性，然后進(jìn)一步監(jiān)控并生長兩到三代，以確保它們具有理想的特性。一旦證實(shí)這一點(diǎn)，就可以鑒定出改良的突變系，在多種環(huán)境中進(jìn)行測試，確認(rèn)出改良的性能，然后作為新品種發(fā)布。

植物突變育種不涉及遺傳轉(zhuǎn)化，而是利用植物自身的遺傳資源，模仿突變的自然過程。通過使用輻射等核技術(shù)，科學(xué)家可以大大縮短培育新的和改良的植物品種以抵抗諸如咖啡銹等疾病的時(shí)間。