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全世界的阿拉比卡咖啡 可能來自同一棵樹!
![](https://c3coffee.store/wp-content/uploads/2025/01/圖01.jpg)
撰文/霸子 圖片來源/ WCR
世界咖啡研究組織(World Coffee Research,WCR) 發表最新期刊論文,利用現代遺傳學工具,經由基因定序解碼,確認阿拉比卡咖啡的物種起源,以及物種內極低的基因多樣性。於今年三月,刊載在國際權威期刊《自然 (Nature) 》系列雜誌《Scientific Report》。研究人員從阿拉比卡咖啡基因定序的結果推論, 阿拉比卡咖啡極有可能源自於兩個物種:Coffea canephora 及Coffea eugenioides 自發多倍體化之後的結合,這個單一事件,形成一個新物種Coffea arabica。換句話說, 現今種植的所有阿拉比卡咖啡,其實源於一萬至兩萬年前的同一顆植物,這一棵超級植物,生出今日各種商用阿拉比卡咖啡品種,以及咖啡帶成千上萬的咖啡樹。這個發現支持了過往的研究結果:阿拉比卡咖啡種的遺傳多樣性,比世界上任何主要農作物種都低,甚至從基因的角度來看,較先前科學家預期還要低得多。這不免令人擔憂,所有依賴咖啡維生的產業,都將因阿拉比卡咖啡的低遺傳多樣性而受影響,阿拉比卡咖啡極其脆弱,可能難以承受未來劇烈的氣候變遷。在文章中,WCR 闡明了他們對未來的因應之道 ──種間及F1 雜交(Hybridization)。
筆者(Sonia) 很榮幸邀請到這篇期刊的共同第一作者暨WCR 資深研究經理 Lucile Toniutti博士(Dr.Toniutti)、WCR 媒體傳播總監HannaNeuschwander (Hanna)、台灣咖啡研究室NeilLin 林仁安研究員(Neil),一起聊聊本次研究對於咖啡產業的影響。
受訪者簡介
Lucile Toniutt, PhD
專精於育種的農業學家。在CIRAD 和NESTLE 完成博士研究,研究主題關於咖啡葉銹病。2018 年成為WCR 資深研究經理,主要負責兩個部份的業務:與學校、機構、公司之間的合作研究計畫,以及建置咖啡育種中心,目前WCR在非洲和中美洲各有一個育種中心。
Hanna Neuschwander
WCR 媒體傳播總監,畢業於McGill 大學,全世界最重要的咖啡與咖啡科學詮釋者之一。無論是在咖啡烘焙室對烘豆師解釋氣候變遷的影響,或是與對沖基金交易員解釋咖啡遺傳學,甚至向地方媽媽解釋咖啡釀造,咖啡與科學的結合,是她的熱情所在。她定期寫作,並以全球的視野談論咖啡和咖啡農業的未來,著有《Left Coast Roast》。
Neil Lin
意外愛上咖啡的園藝人,喜歡從農業科學的角度切入,探討在咖啡產業遇到的大小挑戰。2018 薩爾瓦多COE 觀察員/ Q Arabica Grader / Q Processing Level 1+2 /台灣咖啡研究室 研究員
Sonia:這個研究中,面臨最大的挑戰是什麼?
Dr.Toniutti: 阿拉比卡咖啡(Coffea arabica)的基因組(Genome) 非常複雜, 是異源四倍體(allotetraploid) 物種, 他有四套的DNA,其中兩套( 次基因組Sub Genome) 來自Coffea canephora, 另外兩套則來自Coffeaeugenioides。由於兩個次基因組非常相似,所以在定序的過程中,很難判斷某個片段來自哪個次基因組。
即使我們一直覺得阿拉比卡咖啡的多樣性很低,但這個想法,必須得到科學證實。在過去,因為阿拉比卡咖啡的基因組尚未被定序,並沒有辦法透過完整的基因組研究,去證明這件事情。當時只有C. canephora 的基因組完成定序, 所以我們使用這個次基因組進行遺傳多樣性分析,僅是阿拉比卡咖啡中一半的基因組。儘管Coffeacanephora 的次基因組與Coffea eugenioides 十分接近,但足夠讓我們下初步結論,阿拉比卡咖啡基因遺傳多樣性並不高。在這份最新的研究中,由於阿拉比卡咖啡已經完成全基因組定序,我們得以進行完整的遺傳多樣性分析,這個結果跟先前的研究相符,是我們第一次獲得如此肯定的結論。
Sonia:這份研究,最重要的結論是什麼?
Dr. Toniutti:目前商用阿拉比卡咖啡的遺傳多樣性非常低,低到瀕臨危險的程度。在未來有兩件事可以做,長期而言,我們必須透過更多的種間雜交,增加阿拉比卡咖啡的遺傳多樣性,在咖啡屬中,還有超過140 個咖啡物種,這些龐大的基因庫可以提供多樣性的基因。中短期而言,儘管已經明白其多樣性極低,但仍能在這個物種中,分出足夠的遺傳多樣性,進行F1 育種。我們發現目前的商用阿拉比卡咖啡豆,無論是波旁或鐵比卡,多源自葉門哈拉品系,但這次研究中,我們發現在衣索比亞西南的吉馬-邦加山區及謝卡地區(Sheka Region) 的原始森林,甚至到東非大裂谷東緣的哈倫納森林(Harenna forest),都存在不同於現今商用品系的阿拉比卡咖啡。透過這個研究,我們可以從現有的品種或保存系中,挑出基因差異較大的,進行更有效率且效果更好的F1 育種。
Neil:我們知道WCR 已經開始F1 品種的研發,同時阿拉布斯塔(Arabusta) 也正在進行,可以跟我們分享這兩個計畫的最新進展嗎?
Dr.Toniutti:我們有做了一些雜交,並在多處進行品種試驗與紀錄。發現F1 品種在不同環境下,表現較穩定,或許在面對氣候變遷有很大的潛力。另外,當面對生物逆境,例如咖啡銹病,F1 品種的表現也較為穩定。在我的博士研究中,也觀察到因為雜交優勢,F1 品種相較自交系而言,有較高的銹病抗性。
Hanna:補充說明,F1 品種研發的進度,在2020年,我們將從三個中美洲、一個非洲的實驗田,取得F1 雜交品種的第一次收成,進行風味品質評估。共有35 個不同的F1 品種待測,同時,我們也會平行評估這些F1 品種,在栽培上的表現,包括單位植株之產量,抗病性等等,以決定哪個F1品種,適合後續的育種計畫。在這系列的評估中,我們優先考慮風味品質,市面上已經有非WCR研發的F1 子代,從烘焙端的回饋,可以發現它在風味上能有絕佳的表現,期待未來這個計劃,能滿足消費端對風味的需求,並提供農民更好種植的品種。
Sonia:在這篇研究結果發表後,接續的研究計畫將會是什麼?
Hanna:幾個新發現的衣索比亞原生阿拉比卡品種,與商業阿拉比卡品種雜交,以產生F1 子代的實驗正在進行中,我們期待能增加不同的風味給阿拉比卡種。跨種的雜交,如阿拉布斯塔新品種的培育,也會同時進行,增加未來咖啡的耐受性及產量。另一方面,單純進行羅布斯塔(Robusta,C. canephora) 種內的育種,也有很高的機會提升風味品質。
Neil:文章中提到兩個發源於衣索比亞的新阿拉比卡品系,當今的農民或研究者,如何取得這樣的品系呢?
Dr.Toniutti & Hanna:在哥斯大黎加熱帶農業研究教育中心(Tropic al Agricultural Research and Higher Education Center, 簡稱CATIE),有個種原庫,多數WCR 保有的品種,都可以在那邊索取。目前有超過700 種品種可以索取,但並非所有品種都有完整的農業性狀資料與基因鑑定,需要自己種植、鑑定,並做後續工作。WCR 選定一百個品種,做核心種原(Core Collection),代表現今不同咖啡品種間的基因變異性,我們合作的區域育種中心在進行的實驗,就是以這個核心種原內的品種做出發,WCR 協助執行後續的檢測及育種相關工作。
Sonia:台灣的農民如何一起參與WCR 的計畫?
Hanna:要有一個新品種的過程其實很複雜,但對WCR 來說,困難的並不是取得這些品種,而是如何將這些品種送往農民端。我們正在設計一個良好的機制,將這些新的品種,更有效率地送到農民手中。事實上,在過去的經驗中,多數的品種種植計劃,多由國家推動,WCR 目前也與一些國家的咖啡中心合作,他們會規劃一個區域育種中心(Reginal Breeding Hub),聚集當地的種植者,一起進行栽種試驗,WCR 提供種源及相關的種植知識與技術,並利用與全世界咖啡業界的連結,進一步取得種植結果在風味上的回饋,以確保種植出的結果更貼近市場需求。設立區域育種中心,使得我們能夠有效地將有興趣進行栽種試驗的培育者,與新品種做連結。這樣的合作模式,是我們目前認為最有效率,也最可行的。我們在中美洲及東非盧安達,各有一個區域育種中心,希望接下來的兩年,也能夠在亞洲有這類型的合作產生。
Neil:台灣的狀況比較特殊,主要在我們不是一個大型咖啡生產國,也不是一個大國,但我們可以提供潛在面向的研發能量。很多台灣的大學,擁有高密度的高階研究設備及農業相關的研究人才,也有不少大學自有實驗農場,可惜在還沒有太多學者投入咖啡研究。另外,相較於其他水果,台灣咖啡農的人數相對少。儘管如此,這些咖啡農友有相當高的教育水平,一來受惠於農園與市場距離相當近,取得回饋較快速;二來,農友們也相當努力在幫自己找出新特色,對新知識相當飢渴,擁有開放且高度執行力的實驗精神,對於新品項也樂於嘗試,舉例來說,有些農民正嘗試嫁接Geisha 到一些較老的咖啡植株,以縮短取得Geisha 咖啡果實的時間。如果在台灣有類似的區域育種中心,能夠橋接農民與WCR 的育種計劃,對雙方應該都是利多。
Hanna:這是個有趣的議題。事實上,WCR 不是販售種子的公司,而是執行育種的機構,我們同時也支持其他區域的育種計劃。多數我們遇到的狀況是,新品種的發放與推廣,常常控制在少數苗圃,或國家的農業機構,由於WCR 不涉及販售,角色上,我們是配合這些國家對於品種管控的政策及系統,並藉此,將我們的技術傳播到農民手上。回歸WCR 的宗旨,是希望能夠將這些新品種的研究結果讓終端農民受惠,若有其他機制能夠完成這個願景,我們原則上開放各種形式的合作。
Sonia:想要實際參與WCR 的計畫,該怎麼做呢?
Hanna:如果是大型機構,最直接的方法是成為WCR 成員。許多國際咖啡公司都是WCR 的成員,我們有個Check-off 方案,購買合作生豆商的生豆時,可以指定將部分款項捐給WCR,以支持咖啡的研究與發展。在韓國和日本,我們與當地的咖啡協會及業者,擁有很好的合作關係,每年WCR 發行的年報,會翻譯成當地語言,即時更新WCR 的最新資訊。
今年也更新了內部的研究合作策略及指引,期待能夠與更多不同專家及區域合作。但由於育種試驗,通常牽涉繁雜的經費及政策問題,需要更多的細節討論,但像台灣這樣高度有研究能量的地方,我們很期待能有適當的契機與之合作,比方如成立亞洲區域育種中心等計畫。由於育種計畫是多年期計畫,比如三到五年,甚至更長期的合作會比較合適。我們也歡迎其他影響咖啡產業上游端的計畫,唯獨目前WCR 的人力有限,僅靠著四十多名同仁在27 個國家進行不同試驗,因此在策略上,我們會以核心計畫及其延伸為主軸。如果是個人想參與WCR 的科學計畫,也歡迎科學家們與我們直接聯繫。
文章來源:咖啡誌vol.26〈夏季咖啡練習曲〉