拯救印度的传家宝水稻

1991年一个酷热的夏日，我在印度西孟加拉邦南部花了数小时调查神圣树林的生物多样性后，来到拉古·穆尔穆的小屋休息。拉古是桑塔尔部落的一位年轻人，他让我坐在巨大的芒果树荫下，他的女儿为我端来冷水和用米饭制成的糖果。当我津津有味地享用这些美食时，我注意到拉古怀孕的妻子正在喝一种淡红色的液体。拉古解释说，那是从煮熟的布特穆里米饭中沥出的淀粉——意思是“鬼头”米饭，可能是因为它的深色稻壳。他说，它“可以恢复妇女在怀孕期间和产后缺少的血液”。我了解到，这种淀粉被认为可以治疗妇女的围产期贫血。拉古补充说，另一种名为帕拉迈-萨尔的稻米品种，意思是“长寿米”，可以促进儿童的健康成长。

正如我随后证实的那样，布特穆里是南亚几种富含铁的本土稻米品种之一，它还含有某些B族维生素。而帕拉迈萨尔米富含抗氧化剂、微量营养素和不稳定的淀粉，这些淀粉可以迅速转化为能量。然而，当时，这些不常见的稻米品种，以其富有感染力的名字和民间药用价值，对我来说是新鲜事物。当我回到加尔各答的家后，我对印度稻米的遗传多样性进行了文献调查，意识到我非常幸运能够遇到拉古。像他这样的种植本土稻米并欣赏其价值的农民，与这些品种本身一样濒临灭绝。

在随后的几年里，我逐渐熟悉了大量具有惊人用途和多样特性的本土稻米品种（也称为地方品种）。有些可以承受洪水、干旱、盐碱或害虫侵袭；另一些富含珍贵的维生素或矿物质；还有一些则具有诱人的颜色、味道或香气，这使得它们在宗教仪式中扮演着特殊的角色。收集、再生和与农民分享这些极其稀有但有价值的品种已成为我毕生的使命。

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失落的宝藏

亚洲栽培稻（Oryza sativa）是早期新石器时代人类通过几个世纪对野生祖先物种的选择和育种（查尔斯·达尔文称之为“人工选择”）而产生的。考古和遗传证据表明，亚洲稻的籼稻亚种（印度次大陆几乎所有栽培稻都属于这一类）大约在7000至9000年前在喜马拉雅山东麓种植。在随后的数千年驯化和栽培过程中，传统农民创造了大量的地方面种，这些地方面种完美地适应了不同的土壤、地形和微气候，并满足特定的文化、营养或药用需求。

根据开创性的水稻科学家R. H. 里查里亚的说法，直到20世纪70年代，印度田地里种植了超过14万个地方面种。如果我们排除同义词（即在不同地区用不同名称指代的同一品种），这个数字可以缩减到大约11万个不同的品种。然而，正如我从文献调查中了解到的那样，自绿色革命以来，印度水稻的遗传多样性急剧下降。

在20世纪60年代后期，国际水稻研究所（IRRI）向印度政府提供了一些高产品种（HYV）水稻，当供应充足的水、肥料和农药时，这些水稻可以提供大量的谷物。在国际发展机构的配合下，国际水稻研究所敦促用这些进口品种取代所有类型田地的本土品种。由于大力推广，有时甚至强迫农民种植，新的水稻类型迅速取代了地方面种。

在20世纪70年代末和80年代初，国际水稻研究所的研究人员在西孟加拉邦列出了5556个地方面种，并收集了其中的3500个用于其基因库。1994年，由于找不到该邦幸存品种的文献记录，我开始了自己独自的调查。调查最终于2006年完成，结果显示，90%有记录的品种已从农民的田地中消失。事实上，印度各地田地里可能存在的稻米地方面种不超过6000个。同样，孟加拉国水稻研究所记录了1979年至1981年间12479个品种的名称，但我对最近一项研究的分析表明，整个国家仍在种植的地方面种不超过720个。

当我意识到次大陆生物多样性遭受如此惊人的损失时，作为一名生物学家和一个有责任心的公民，我感到震惊。我想知道为什么农业机构对该地区最重要的谷物的遗传侵蚀漠不关心。毕竟，关键作物的遗传多样性丧失的可怕后果应该从1845-1849年爱尔兰大饥荒中显而易见。

爱尔兰种植的大多数马铃薯都是单一品种，即爱尔兰隆珀马铃薯，它对晚疫疫霉（引起马铃薯晚疫病的微生物）没有内在的抵抗力。1846年，四分之三的收成因感染而损失，导致随后几年种薯短缺，并造成重大的人口影响：在饥荒期间，多达150万人死于饥饿和疾病，在十多年的饥饿和匮乏中，约有130万人从爱尔兰移民到北美和澳大利亚。对于农业学家来说，最难忘的教训是，缺乏多种作物会使该植物容易受到病虫害的侵扰：单一栽培对长期粮食安全是灾难性的。在绿色革命之后，稻水象甲和褐飞虱等昆虫以前从未构成重大问题，却摧毁了几个亚洲国家的水稻作物。

广阔的单一栽培为某些害虫提供了盛宴。农民可能会试图通过大量施用农药来消灭它们——最终杀死这些害虫的天敌。净效应是增强害虫的多样性和丰度，从而推动农药磨轮。作物物种的遗传统一性——特别是为高产这一单一特性而选择的绿色革命品种——也意味着植物缺乏使其能够抵御恶劣天气（如雨水不足或迟到、季节性洪水或淹没沿海农场的海水风暴潮）的天赋。它们的脆弱性使可能没有钱购买水泵来灌溉田地的贫困农民更容易受到环境波动的影响。

地方面种的丧失进一步导致与其种植相关的知识体系的衰落。例如，传统农民可以通过观察开花时间；基叶鞘的颜色；旗叶的角度；穗的长度；以及谷粒的大小、颜色和形状来区分品种[见下图]。使用这些和其他特征，他们消除了所有非典型或“异型”植物，以保持地方面种的遗传纯度。然而，如今，绝大多数南亚农民依赖外部种子供应，这消除了保持自产种子纯度的需要。当当地品种不再可用时，与该品种的农艺和文化用途相关的知识就会从社区的记忆中消失。利用生物多样性控制病虫害的千年策略已被农药经销商的建议所取代——损害了土壤和水质、生物多样性和人类健康。

绿色革命以及更广泛的农业现代化也产生了严重的社会和经济影响。种子、肥料、农药和灌溉泵燃料等投入成本的上升要求农民借钱，通常是从私人放贷人那里借钱。债务，加上收获作物价格的下跌，导致小农场被迫贱卖，并在印度引发了农民自杀的流行病。相比之下，在与部落农民合作数十年，他们在贫瘠的农场上仍然种植当地的稻米和小米品种的过程中，我没有遇到过一起与农场相关的自杀事件。

1996年，我带着收藏的152个地方面种，找到了西孟加拉邦农业局稻米研究所，那里本应保存所有传家宝水稻种质资源。它不仅拒绝接受和维护我收集的种子，而且所长还斥责我追求复兴被遗忘的地方面种的“不科学和倒退”的目标。他说，坚持种植它们意味着“回到穴居人时代”，并使农民注定要低生产力和终身贫困。当我辩称，如果没有灌溉，高产品种都无法在旱地农场、深水农场或沿海盐碱农场上生存时，他向我保证，现代转基因技术很快就会为那些贫瘠农场培育出最好的品种，所以我应该把这件事交给农业科学专家。

活的种子

我接受过生态学家培训，专攻生态系统结构和功能，当时我在世界自然基金会-印度的东部区域办事处工作。那时，它和其他保护组织通常试图保护大型、有魅力的动物，如老虎，但由于栽培作物不是“野生动物”，因此没有关注它们的保护。研究机构也不感兴趣，因为地方面种作物品种的保护不会获得资金支持。

我唯一的选择是单干。1996年，我辞去了工作，在西孟加拉邦的一个村庄定居，建立了一个民间水稻种子库和农民交换中心。1997年，我将其命名为Vrihi，梵语意为“直播稻”。在早期，我用自己的积蓄和总部位于新德里的非政府组织Navdanya的大力支持，从全国各地收集稀有种子，并免费分发给有需要的农民。然而，自2000年以来，朋友和支持者的捐款构成了我们资金的大部分。

1999年，当我在孟加拉邦北部为该邦林业部门调查生物多样性时，我借此机会探索了该地区的田地。有一天，在乘坐公共汽车和步行六小时到达一个名为拉塔古里的偏远村庄后，我收集到了一种极度濒危的水稻品种，名为阿格尼-萨尔。（我将极度濒危品种定义为仅在一个农场种植的品种。）谷粒呈火红色——因此得名阿格尼，意思是“火”——它的茎秆足够坚固，可以抵御风暴。下一个季节，我把种子给了一位正在寻找适合在高地农场（那里经常刮强风）上生长的水稻的农民。第二年，他带着感激的笑容回来了，因为尽管一场飓风摧毁了所有邻近的农场，但他从这种水稻中获得了丰收。然而，再过一年，该地区农业部门的一名官员说服他用高产品种取代阿格尼-萨尔。结果，阿格尼-萨尔从我们的收藏中消失了。我赶紧赶到拉塔古里，想从最初的捐赠农民那里再买一个样本，却得知他已于前一年去世，他的儿子已经放弃了种植那种水稻。因此，据我所知，阿格尼-萨尔从世界上灭绝了。

大约在这个时候发生的另一起事件让我相信，我需要做的不仅仅是收集和分发种子。印度的传统低地农民过去种植两种耐洪涝水稻。一种可以在水位上升的同时长得越来越高。这种水下“茎伸长”特性受位于12号染色体上的SNORKEL 1和SNORKEL 2基因控制，在拉克希米·迪加尔、贾布拉、潘塔拉和拉尼·卡贾尔等传统品种中可以看到。第二种耐洪涝地方面种可以承受长时间浸没在洪水中。控制淹没耐受性的基因之一是SUB1，在几个孟加拉地方面种中发现。

1999年6月，西孟加拉邦南部一个地区遭受了山洪暴发。所有水稻作物都枯死了。当时，我的收藏中没有可以耐淹没的品种，但我知道国际水稻研究所和新德里的国家植物遗传资源局拥有几十个。我写信给这两个机构，请求他们寄给我10到20克这些种子，以拯救受困的农民。我没有收到任何一家基因库的回复。如果一个受过良好教育的人，用欧洲语言在印有他的学位和隶属关系的信笺上写信，都无法得到国家和国际基因库的任何回应，那么我们可以想象，肯尼亚或孟加拉国的贫困农民从他们那里收到种子样本的可能性有多大。据我所知，任何国家的农民都从未从这些高高在上的异地基因库中收到过任何种子——即使他们的收藏是建立在传统农民贡献的基础上的。

相比之下，基因库确实将其收藏提供给种子公司用于杂交计划和专利。国际粮食政策研究所的一项估计表明，到1996年，美国约四分之三的水稻田都播种了国际水稻研究所收藏的后代材料。1997年，美国专利商标局授予了有史以来最广泛的本土水稻专利，德克萨斯州公司RiceTec获得了巴斯马蒂杂交品种的专利，其亲本起源于南亚，并从国际水稻研究所的收藏中获得。国际水稻研究所本应为其托管世界农民的收藏，但它自己在2014年为在印尼地方面种达林安中发现的一种名为SPIKE的增产水稻基因申请了国际专利。（《粮食和农业植物遗传资源国际条约》的管理机构已审查了这项有争议的申请的合法性，但尚未宣布其决定。）

异地种子库不仅在物理和社会上与农民疏远，而且它们的种子也因长期隔离而受到限制。水稻种子经过干燥并保存在–20摄氏度下，这可以使它们保持活力长达35年。它们被冻结在时间里，与外界不断进化的生命形式隔绝。当在35年后种植出来时，它们将失去对特定病原体的任何内在抵抗力，而病原体在此期间将进化成更新的菌株。相比之下，农民的原地种子库必然是低预算的，因此他们每年都必须播种所有种子——否则大多数水稻将无法发芽。由于这种必然性，农场保存的种子继续与各种病原体和害虫共同进化。

在经历了一系列这样的经验和观察之后，我决定建立自己的保护农场，以维持每个地方面种的小种群，以便即使被大多数农民遗弃，它也能生存下来。我用我在加州大学伯克利分校做博士后研究员期间的积蓄，于2001年创立了巴苏达农场。Vrihi现在是南亚最大的开放获取水稻基因库，其1420个品种每年都在奥里萨邦南部一个部落村庄的巴苏达农场种植。在我们收藏的品种中，有182个品种已从印度的田地中灭绝。

由于我们可支配的土地不到0.7公顷，我们必须在仅四平方米的土地上种植每个品种的64株植物。（维持特定地方面种的所有遗传禀赋所需的最低植物数量约为50株。）由于我们无法遵守国际上建议的每个地方面种周围至少110米的隔离距离，因此防止相邻品种之间的异花授粉是一个挑战。我设法克服了这一限制，方法是将不同的品种种植在一起，使每个品种都被其他开花日期不同的品种所包围。此外，我们按照国际生物多样性组织的指导方针，通过观察56种不同的特征，在不同的生命阶段消除每个种群中的异型植物。在此步骤之后，收获的所有种子都被认为是100%遗传纯净的，除非存在一些未检测到的突变。

在巴苏达农场，所有水稻地方面种都按照“零外部投入”的农业生态原则种植——不使用农用化学品、不抽取地下水、不使用化石燃料。养分供应来自树叶和秸秆覆盖物、豆科覆盖作物（其根部富含固氮微生物）、堆肥绿肥和动物粪便、生物炭和土壤微生物。我们通过种植“杂草”草和灌木来控制害虫，这些草和灌木为蜘蛛、蚂蚁和爬行动物等捕食者以及寄生虫提供栖息地。另一种策略是维持水坑作为水生昆虫和青蛙的繁殖栖息地，它们也捕食作物害虫。我们偶尔也会使用草本驱虫剂，如烟草、大蒜和图尔西（Ocimum sanctum；也称为圣罗勒）。作物病害在巴苏达从来都不是问题：品种和物种多样性已被反复证明是保护作物免受病原体侵害的最佳策略。

我们将一些收获的种子储存在土罐中，土罐可以保护它们免受昆虫和啮齿动物的侵害，同时让它们“呼吸”，以备来年播种。其余的我们分发给农民，以换取少量其他民间品种的种子，我们种植这些种子并捐赠给农民。这个系统有意识地试图恢复所有农业社区古老的种子交换做法，这种做法曾经帮助所有作物品种传播到各大洲。

我的同事和我已经在印度的不同地区帮助建立了20多个其他种子库，以便当地农民可以获得他们需要的品种，而无需前往Vrihi。我们还在农民之间推广种子交换网络。这些银行和网络已使印度五个邦的7800多名农民受益。此外，我们记录每个品种的特征和特性，并在农民名下注册地方面种，以防止任何人对其进行生物剽窃专利。通过这些方法，我们力求恢复农民对种子的主权——这对他们的长期财务和营养安全至关重要。

丰饶

在经历干旱或季节性洪水的脆弱农场中，传统地方面种是为贫困农民提供粮食安全的唯一可靠手段。在种植民间水稻品种22年后，我确信，在干旱条件下，克拉斯、朗吉、加达巴、卡亚和维尔奇等地方面种将比任何现代高产品种提供更高的产量。拉克希米·迪加尔、拉尼·卡贾尔和贾布拉可以在洪水上涨时伸长茎秆，使其种子穗保持在水面以上，深度可达四米。马特拉、格图、塔尔穆古尔和卡卢伦代可以在盐碱土壤上生长，并在海水入侵中存活下来。这些地方面种是稳定的种质系，具有赋予广泛适应性可塑性的一组基因。

此外，在雨养农场的最佳土壤条件下，相当数量的民间水稻品种，如巴胡鲁皮、布拉尼、喀拉拉邦森达里和纳格拉，可以超过现代高产品种的产量。一组产量相对较高、极其稀有的品种包括双粒和三粒水稻；这些可能是从水稻花结构基因中罕见突变的选择中产生的。巴苏达似乎是最后一个三粒水稻地方面种萨廷的储存库。

一些地方面种还具有抗病虫害能力。卡洛·努尼亚、卡拉纳马克、卡蒂克-萨尔和图尔西·曼贾里具有抗稻瘟病能力。比什努博格和拉尼·卡贾尔具有抗细菌性枯萎病能力。卡塔里博格对东格鲁病毒具有中等抗性。古尔-尼泰、贾舒亚和沙蒂亚似乎可以抵抗螟虫侵袭，而很少观察到库迪·卡萨、洛哈·戈拉、马拉巴蒂、萨达·德帕和辛杜尔·穆基品种受到茎螟虫侵袭。过去25年左右，从Vrihi分发的这些种子减少了数千个农田因病虫害侵袭造成的作物损失。

现代水稻育种主要侧重于提高谷物产量，但许多民间水稻品种含有现代品种中不存在的各种微量营养素。我们最近的研究确定，至少有80个民间品种每公斤大米含有超过20毫克的铁，其中哈林·卡吉利、杜德·博尔塔和朱利米的铁含量最高，范围为每公斤131至140毫克。将这个范围与国际水稻研究所花费巨资开发的转基因铁强化水稻IR68144-2B-2-2-3的每公斤9.8毫克铁含量进行比较。

某些地方面种可能具有药用价值。印度传统医学阿育吠陀建议使用喀拉拉邦的尼亚瓦拉米来帮助治疗一类神经系统疾病。我和我的同事正在研究它的化学成分，也希望研究它在这种用途中的功效。另一种药用稻米加里布-萨尔来自西孟加拉邦，传统医学将其处方用于治疗胃肠道感染。在2017年发表在《ACS可持续化学与工程》上的一篇论文中，我的合作者和我记录了加里布-萨尔谷物中银的生物富集程度达到百万分之15。根据2017年发表在《化学快报》上的一项研究，银纳米粒子可以杀死病原菌，因此这种水稻可能有助于对抗人类肠道病原体。大量此类药用稻米品种等待实验室和临床试验。

美学是本土农民珍视的又一价值，他们种植某些地方面种仅仅是因为它们美丽的颜色或图案：黄色稻壳上的金色、棕色、紫色和黑色条纹、紫色尖端、黑色芒刺等等。印度东部的许多人以莫伊纳通迪和拉米加利米中无性外稃的翼状延伸的美丽而自豪。芳香品种与所有水稻种植文化中的宗教仪式和文化节日有关。当这些类型的水稻从田地中消失时，许多烹饪美食不复存在，相关的仪式也失去了其文化和象征意义。巴苏达收藏的195种芳香稻米地方面种已帮助复兴了许多转瞬即逝的当地饮食文化和传统仪式。

生态相互作用的复杂性导致了另一组水稻品种的出现。西孟加拉邦和贾坎德邦的小农户更喜欢芒刺长而坚固的品种（稻壳末端的刺状突起），这可以阻止牛和山羊的啃食。本土农民也更喜欢旗叶直立的地方面种，因为食谷鸟无法栖息在上面。

有趣的是，奥里萨邦的一些农民在他们的农场上种植芒刺和无芒刺品种的组合，而不管是否有任何直接的好处。其他没有明显用途的稀有品种具有紫色的茎和叶。事实上，南亚传统似乎认为生物多样性，无论是在遗传水平还是物种水平上，对农业都至关重要，以至于它被载入某些宗教仪式中。例如，一些栽培稻的野生近缘种，如野稻（Oryza rufipogon）和乌里稻（Hygroryza asiatica），与当地印度教仪式有关，并在西孟加拉邦及其邻近邦贾坎德邦的许多农场中得到维护。这些野生基因库正变得越来越重要，成为不寻常性状的来源，可以根据需要将其纳入现有品种中。此外，稻田中的某些树木，如印度楝树（Azadirachta indica），其叶子可用作天然农药，以及猫头鹰等捕食者的存在被认为是吉祥的。

拯救农民

鉴于现代农业研究未能为贫瘠农民提供任何可靠的水稻种质系，大量民间水稻品种及其对不利条件的微调适应是我们最好的选择。由于确信地方面种具有卓越的产量稳定性，奥里萨邦、安得拉邦、西孟加拉邦、卡纳塔克邦、喀拉拉邦和马哈拉施特拉邦的2000多名农民采用了来自Vrihi的几种民间水稻品种，并放弃了高产品种的种植。

2009年5月，当飓风艾拉袭击西孟加拉邦和孟加拉国的孙德尔本斯海岸时，造成近350人死亡，摧毁了100多万人的家园。风暴潮淹没了田地，使田地盐碱化——这意味着除了眼前的破坏之外，该地区的粮食安全很可能遭受长期损害。我们在孙德尔本斯岛屿村庄的一些农民中分发了少量来自Vrihi种子库的传统耐盐碱地方面种，如拉尔·格图、诺纳·博克拉和塔尔穆古尔的种子。这些是唯一在那个灾难性的季节在盐碱化农场上产生大量谷物的水稻品种。同样，1999年，贾布拉、拉尼·卡贾尔和拉克希米·迪加尔等几种民间品种确保了胡格利河山洪暴发后孟加拉邦南部农民的水稻生产。2010年，布特穆里、卡洛·戈拉、克拉斯和朗吉在季风雨延迟到来导致严重干旱时，拯救了普鲁利亚西部地区的许多本土农民。

这些灾难一次又一次地证明，水稻种植的长期可持续性关键取决于恢复基于生物多样性和充分利用在工业化农业冲击下幸存下来的作物品种多样性的传统耕作方式。