用科学保卫甜蜜

　　用科学保卫甜蜜

　　科学家们并不仅仅满足于维持产量，他们想让幸福食物巧克力带给我们更多的幸福

　　文 | 何逸建

　　众口难调是个常识，但有没有一种食物可以克服巨大的口味差异让绝大多数人喜欢呢？

　　对于这个问题，美国艺术家约翰·杜里厄斯如此回答：十个人里面有九个爱巧克力，而第十个人是在撒谎。

　　作为一种糖果，巧克力早已经凭借其独特的甜蜜口味征服了世界。在英国，一项调查表明超过87%的男性喜欢吃巧克力，而爱吃巧克力的女性更是高达91%。 在最热爱巧克力的瑞士，平均每个瑞士人一年要吃掉超过12公斤的巧克力。

　　除了给人们带来甜蜜和幸福的感觉，巧克力还支撑起了一个每年830亿美元的庞大产业。如果将巧克力产业比作一个国家，那这个甜蜜王国的经济实力可以将130多个国家甩在身后。

　　病害之害

　　给人们带来幸福感觉的巧克力种类繁多，配方也千差万别。优秀的技师可以利用不同的原料组合和加工方法创造出不同的口味和口感。但是，万变不离其宗，各式巧克力的核心原料都是可可脂和可可粉。由于这两味原料只能从可可树的种子中提取，生长在世界各地的可可树便成了整个巧克力产业的命脉所在。

　　由于人们对于巧克力的热爱，可可种植业者并不怎么需要为销售而伤脑筋，真正让他们感到担忧的是植物病害的侵扰。粗略估计，每年因病害而损失的可可豆要占到总产量的百分之三四十，这个比例比粮食作物的平均水平高出了整整一倍，病害对可可产业的威胁之大由此可见一斑。

　　除了造成可可减产、影响幸福食物巧克力的产量之外，病害还会直接影响人们的生活。

　　由于农药价格偏高，而且使用技术也很复杂，一般的种植户很难承受使用农药所带来的成本增加。当病害袭来的时候，他们往往选择直接放弃，这也意味着他们就此失去幸福的生活。上世纪80年代，魔帚病重创当时位列世界第三的巴西可可种植业，减产幅度高达60%。大批农民被迫放弃他们的种植园到城市流浪，由此产生了严重的社会问题，并引起社会动荡。

　　科学家们保卫幸福的作战计划

　　面对咄咄逼人的病害，科学家们站了出来，他们要用科学的力量来保卫巧克力和巧克力带来的幸福。

　　要保护可可种植业，最有效的方法莫过于种植集抗病能力和高产能力于一体的优良品种。为了能培育出优良品种，科学家们首先对不同可可品种的抗病能力进行了一番研究。经过多年的努力，他们获得了大量的研究结果。

　　不过略有遗憾的是，这些结果所带来的信息并不那么乐观。在众多的可可品种中，有一个名为Scavina 6的品种对于包括魔帚病在内的多种病害都具有良好的抗性。可惜的是，Scavina 6的产量却不高，不能满足商业种植的需要。于是科学家们就试图利用杂交的方法将Scavina 6的优秀抗病能力移植到其他高产品种上去。但是受可可生长周期的限制，用杂交法培育一个新品种大约需要二三十年时间。

　　面对可可病害扩张的速度，杂交育种颇有点远水不解近渴的感觉。植物抵抗病害的能力很大程度上取决于它们的基因组中是否存在特定抗病基因。在现代育种工艺中，利用分子生物学手段检测植物是否具有抗病基因已经成为了非常重要的辅助手段。

　　为了培育良种，科学家们也尝试着去寻找和研究可可的抗病基因。他们将抗病的和不抗病品种杂交，然后利用遗传作图的方法去分析杂交后代，从而确定抗病基因在基因组中的位置。然而，这种传统的遗传学方法至今没能找到任何可可抗病基因。缺乏对抗病基因的了解使得培育可可良种的工作更加困难费力。

　　进入21世纪后，包括人类基因组在内的一批基因组的测序工作完成，生命科学进入了基因组时代，了解一个物种的全基因组序列，也就是我们常说的遗传信息，已经不再是梦想。这也给陷入苦战的可可育种工作带来了新的希望。先获取可可的全部遗传信息，然后从中寻找那些对培育抗病品种有帮助的特定信息，成为了科学家们新的作战计划。

　　到了2010年，这个计划取得了第一个成果。一个由法国科学家牵头的国际研究小组在《自然遗传》杂志上公布了世界上第一张可可基因组草图。由于同期杂志还公布了草莓基因组的草图，西方传统甜食“巧克力裹草莓”的照片成为了杂志的封面。

　　这张世界第一的可可基因图谱展示给人们的是克里奥罗(Criollo)可可树的基因组。克里奥罗所产的可可豆虽然只占可可豆总产量的5%，但却以美味优质而著称，是各类高级巧克力的必备原料，经济价值非常高。

　　由于只覆盖了克里奥罗可可树百分之七十六的基因组序列，所以这张图谱还只能被称为是草图。但是，就是这张尚未完工的草图，已经让科学家们有了寻到宝藏的感觉。根据对其它植物的研究，科学家早就发现，虽然抗病基因的DNA序列各不相同，但是它们都具有一些高度一致的特征。

　　根据这些特征，科学家们已经从已知的可可基因组序列中找出了一百多个可能的抗病基因。相比根据功能去寻找基因序列的传统方法，这种基因组时代常用的从序列确定基因功能的做法要高效许多。

　　未来：幸福加健康的完美组合

　　目前，科学家们已经开始了对这100多个候选抗病基因的验证工作。在不远的将来，科学家们将会根据抗病基因的序列开发出相应的分子标记。育种学家们可以使用简单的分子生物学方法检测可可幼苗的基因组是否携带特定的分子标记，从而确定这株幼苗长大后是否能抵御病害。而不必等到幼苗长成可可树后，再用复杂繁琐的病理学测试来寻找答案。这将大大节省杂交育种所需要的时间和资源。

　　除了借鉴其它植物的研究成果，不同可可品种之间的相互借鉴也是获取信息的重要方法。在国际研究小组不断完善克里奥罗可可基因图谱的同时，一个由巧克力巨头玛斯公司、美国农业部和多家美国大学参与的研究小组公布了另一张可可基因组草图，这张新的草图覆盖弗拉斯特奥(Forastero )可可树92%的基因组序列。

　　与克里奥罗可可相比，弗拉斯特奥可可的品质要逊色不少，主要用于制作较为大众化的巧克力。但弗拉特斯奥可可树的产量要比克里奥罗高出一截，可可豆总产量的90%都来自于这个品种。在同时拥有了这两个互有优缺点的品种的基因组草图后，科学家正在着手进行比较。

　　从机理上讲，那些决定品质和产量差异的基因就应该位于两个基因组不同的地方。由于搜索范围大大减小，这种被称为比较基因组学的方法在寻找抗病基因方面具有较高的效率。

　　借助基因组图谱，科学家已经开始逐渐扭转与病害斗争中的不利处境。随着越来越多的抗病基因被确定，培育抗病良种的进度将大大加快。

　　除了抵抗病害的能力，通过对于各类与生长有关的基因的研究，未来的可可树品种还应当具备更强的环境适应能力，能在相对“贫瘠”的土壤中生长，能耐受一定程度的灾害气候。相信在不久的将来，集抗病、抗灾害和高产量于一身的可可树品种可以投入生产，牢牢地保护住可可以及巧克力的产量。

　　但科学家们并不仅仅满足于维持产量，他们想让幸福食物巧克力带给我们更多的幸福。

　　巧克力中含有一种名为黄烷醇的抗氧化物质，科学研究表明黄烷醇很有可能对心血管健康有帮助。最近一篇发表在《新英格兰医学杂志》的文章半调侃半严肃地指出，一个国家的人均巧克力销量越高，那么这个国家每一千万人中的诺贝尔奖得奖者人数也越高。而研究者对于这个结论的解释，是巧克力中的黄烷醇能促进脑部活动和提高脑的认知能力。

　　目前，科学家们正在可可基因组中寻找控制黄烷醇含量的基因。一旦确定了相关的基因，培育出高甚至超高黄烷醇含量的巧克力将不再是梦想。到了那个时候，巧克力带给我们的将不仅仅是幸福，而是幸福加健康的完美组合。

　　（作者系遗传学博士，目前在美国北卡罗莱大学从事植物病理学研究工作。）