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黑豆、腰豆、花豆、海军豆和粉红豆——被称为普通豆的品种——为全世界，尤其是在拉丁美洲和非洲，提供了必需的蛋白质和维生素。但根据最近的气候模型，气温升高可能会在 2050 年之前导致这些豆类在其 50% 的种植区域中消失，使得气温上升对这种主食的威胁甚至超过干旱或疾病。
为了应对这种情况，国际热带农业中心 (CIAT) 深入研究了其种子库，并取得了重大发现。在测试了他们在其他项目中开发的 1000 多种豆类品种后，研究人员发现了大约 30 种豆类，这些豆类在炎热的夜晚温度下仍能产生种子。这些豆类不仅有可能在气温升高的情况下生存下来，而且还有可能茁壮成长。事实上，它们甚至可能扩大豆类的种植面积。
研究人员专注于夜间温度，因为普通豆是 4 亿多人蛋白质的主要来源，只有在夜晚凉爽时才能产生可行的花粉。它们通常在海拔较高的地区生长良好，那里的夜间温度不会高于 18 摄氏度（约 64 华氏度）。
“普通豆起源于丘陵和山区，因此它并不特别适应沿海地区和高温，”CIAT 的豆类项目负责人斯蒂芬·比比 (Stephen Beebe) 说。“现在，随着气候变化，高温并没有停留在沿海地区，而是正在向上移动。”
研究人员计算得出，能够承受约 4 摄氏度（7.2 华氏度）温度上升的豆类将能够至少在 2050 年之前留在当今的大部分豆类种植地，并有可能扩展到目前因高温而无法种植豆类的其他地区。因此，比比和他的同事决定在哥伦比亚的加勒比海岸测试 1000 个候选品种，那里是低海拔地区，夜间温度可以达到该水平，升至 23 或 24 摄氏度。许多选定的植物此前经过育种，可以耐受干旱、抵抗疾病并具有更高的铁含量。在实验中，在露天条件下生长旺盛的植物很容易找到：尽管大多数测试植物根本不产生豆荚或产生干瘪的种子，但 30 个品系设法产生了可行的种子——比比说，在一个试验中高达 1000 公斤，而其他品系则一无所获。比比在埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴举行的会议上宣布了这一发现。CIAT 的研究是在 CGIAR 的支持下完成的，CGIAR 是一个致力于粮食安全研究的国际组织合作伙伴关系。
许多耐高温的豆类在其家族树中都有一个共同的祖先：特帕里豆，这是一种微小的、耐旱和耐热的豆类，生长在美国西南部和墨西哥北部。由于它们体积小，它们已经失宠，但曾经有一段时间，近沙漠的居民会在雨后冲出去种植它们——这通常是植物在整个生命周期中唯一能够获得水的时候。因此，具有特帕里血统的豆类可能在耐热和耐旱方面都具有优势，这是有道理的。
美国农业部植物研究遗传学家蒂莫西·波奇 (Timothy Porch) 说：“在 23 度或更高的夜间温度下，很少有东西能够生存下来，他曾在波多黎各从事耐热豆类的开发工作。“拥有在 23 或 24 度田间条件下产生夜间温度的品种意义重大。”
加州大学戴维斯分校豆类育种项目负责人保罗·盖普茨 (Paul Gepts) 说，这一发现非常令人鼓舞。“人们对耐热性很感兴趣很长时间了，你在这里看到的是多年来涉及遗传学、植物育种、植物生理学，甚至植物形态学和地理信息系统工作的累积进展，”他说。
展望未来
与玉米和大豆等其他一些作物不同，对豆类的基因工程研究很少。豆类本身就具有高度的变异性，因此庞大的种子库和基因数据库（例如盖普茨的实验室正在开发的数据库以及波奇的小组与比比合作创建的数据库）允许研究人员通过传统育种来寻找和开发性状。
同样，大多数其他从事作物耐热性研究的研究人员都专注于育种（耐旱性也是如此）。棉花、鹰嘴豆、水稻和小麦以及玉米都经过了对热反应的测试，一些小组已经培育出或正在培育更耐热的品种。然而，也有一些基因工程项目。一个研究团队发现了水稻和葡萄中帮助它们耐热的基因，并正在努力将其纳入小麦，另一个小组提取了一种大肠杆菌基因，该基因使烟草植物能够应对热应激。
盖普茨说，面对气候变化，农业研究人员必须决定是改进农民在特定地区习惯的现有作物，还是要求他们改种一种全新的食物，这种食物可以在更高的温度和不规则的降雨中生存下来。盖普茨指出，比比的工作“表明我们可以继续研究这些作物，并仍然提供足够的产量来养活人民。”
下一步是培育耐热豆类以适应不同的地区——不同的地区喜欢不同的大小、颜色和质地，并且任何地区的农民都有不同的需求——并纳入其他有益的性状，例如抗病性或额外的营养价值，研究人员已经能够将其纳入其他豆类。
虽然这项任务听起来很复杂，但比比抱有很高的期望。他说，令人鼓舞的是，他的小组测试的许多豆类植物在没有研究人员的帮助下获得了耐热性。这是一个好兆头，表明相同的特性可以传递给新的植物；这组性状在遗传上可能很复杂，但它们已经在为其他特性而选择的植物中成功传递。
“作为育种者，我们至少需要提前十年、二十年考虑未来会发生什么，”波奇说。未来的豆类品种将不得不应对更高的温度、新的干旱水平、不断变化的昆虫压力和不同的疾病。“育种工作永无止境，因为环境在不断变化，”他说。然而，凭借庞大的种子库、广泛的合作以及对个别作物遗传学的日益深入的了解，研究人员正在取得先机。
*编者注（2015 年 3 月 26 日）：此句在发布后添加。