最近一个传闻惊到了览览:我们(men)现在吃的香蕉,可能要(yao)灭绝了。

  一直追求(qiu)水果自由的览览,其实只(zhi)实现了香(xiang)蕉自由。

  难道(dao)香蕉真的会轻易(yi)狗带?

  2019年7月(yue)15日著名(ming)的(de)网站FreshFruitPortal.com报(bao)道“哥伦比亚的(de)2个种植园内(nei)的(de)香(xiang)蕉疑似感染了香(xiang)蕉枯(ku)萎病热带四号(TR4)”——香(xiang)蕉枯(ku)萎病的(de)一个新变种[1]。

  哥伦比亚北(bei)部的四个香蕉种植园,因为(wei)怀(huai)疑感染了这种病毒(du)而被隔离。

  TR4一旦(dan)大规模(mo)爆发,将会给香蕉(jiao)种(zhong)植园(yuan)带(dai)来毁(hui)灭性的打击,甚至(zhi)可能(neng)会引起现有香蕉(jiao)种(zhong)植品种(zhong)的灭绝。

图1 香蕉种植园(图片来自参考资料6)图1 香蕉种植园(图片来自参考资料6)

  为什么一(yi)种真(zhen)菌性病害(hai)会给香(xiang)(xiang)蕉种植园,甚至现有的香(xiang)(xiang)蕉种植品种带来毁灭性的打击(ji)呢(ni)?这还要从香(xiang)(xiang)蕉的种植历史讲起。

  Part.1

  大家吃的香蕉为什么都一样?

  世界上最(zui)早是(shi)存在(zai)几百种可供食用的香蕉,但是(shi)能够(gou)适合大(da)规模种植,产量高,并且味道能得到广大(da)消费者喜(xi)爱的香蕉品种并不(bu)多。

  同时,香(xiang)蕉(jiao)对(dui)生长(zhang)(zhang)环境的(de)要(yao)求非常严格,只能在亚热带和热带区域生长(zhang)(zhang),要(yao)想在世界范围(wei)内进行广(guang)泛(fan)的(de)贸易,就必(bi)需(xu)选择能适合长(zhang)(zhang)距离运输的(de)品种。

图2 大麦克香蕉(A)和卡文迪什香蕉(B) (图片分别来自维基百科和The Conversation)图2 大麦克香蕉(A)和卡文迪什香蕉(B) (图片分别来自维基百科和The Conversation)

  大(da)(da)(da)麦克香(xiang)蕉(jiao)(图2)口(kou)感(gan)香(xiang)甜,香(xiang)味迷人,并且皮也很厚,适(shi)合长(zhang)(zhang)时(shi)间(jian)(jian)储存和(he)长(zhang)(zhang)距离运输,因此人们选择用(yong)大(da)(da)(da)麦克香(xiang)蕉(jiao)进行单(dan)一品种的(de)种植。这种种植模式(shi)在短(duan)时(shi)间(jian)(jian)内为香(xiang)蕉(jiao)种植业(ye)带来(lai)了(le)(le)巨大(da)(da)(da)收入,同时(shi)也极大(da)(da)(da)的(de)促进了(le)(le)全球香(xiang)蕉(jiao)贸易的(de)发展,但是也为大(da)(da)(da)麦克香(xiang)蕉(jiao)的(de)濒临灭亡埋下了(le)(le)伏笔。

  Part.2

  单一品种,容易被病菌“一锅端”

  植物(wu)(wu)在有性繁(fan)殖过程中会产生(sheng)随(sui)机突变。自然环(huan)境中的(de)生(sheng)物(wu)(wu)性胁迫(如(ru):细菌(jun),真菌(jun),病毒,昆虫等病害(hai))和非生(sheng)物(wu)(wu)性胁迫(如(ru):干旱(han),高温,低温等)也会促使植物(wu)(wu)发生(sheng)突变。在环(huan)境的(de)筛选(xuan)中,一些有益的(de)突变(如(ru)抗病性,抗高温,抗低温等)被保留下来。

  大(da)麦克香(xiang)蕉是三倍体(ti),不(bu)能进行(xing)有性(xing)繁(fan)殖,只能通(tong)过(guo)无(wu)性(xing)生(sheng)殖繁(fan)衍后代。然(ran)而,通(tong)过(guo)无(wu)性(xing)繁(fan)殖产生(sheng)的后代基(ji)因几乎(hu)是完全一(yi)(yi)(yi)样的(个体(ti)的一(yi)(yi)(yi)些随机突变除(chu)外),这也就导致了(le)香(xiang)蕉的基(ji)因多样性(xing)严重降低。一(yi)(yi)(yi)旦有一(yi)(yi)(yi)种(zhong)病原菌(jun)或者害虫能够快速专一(yi)(yi)(yi)的侵染和杀(sha)害这一(yi)(yi)(yi)品(pin)种(zhong),就必然(ran)会引起这一(yi)(yi)(yi)品(pin)种(zhong)的灭亡。

  上世(shi)纪50年代和60年代,巴拿马病(Panama disease,又叫,香(xiang)蕉枯萎病1号,图3)大面积(ji)爆发,重创香(xiang)蕉种植业和贸(mao)易(yi)业,严重影响了全球(qiu)的香(xiang)蕉贸(mao)易(yi)[2,3]。

图3 巴拿马病的病症:叶子变黄,萎蔫,茎干开裂。(图片来自参考资料4)图3 巴拿马病的病症:叶子变黄,萎蔫,茎干开裂。(图片来自参考资料4)

  巴拿马病就是由一(yi)种(zhong)真菌(jun)病害(Fusarium oxysporum f.sp。 cubense race1)引起[4,5],常(chang)见的杀菌(jun)技术并不能(neng)彻底杀死这种(zhong)病菌(jun)。它可(ke)以长时间存活于(yu)土壤,植物(wu)体(ti)中,也(ye)会(hui)伴(ban)随香蕉的运输进行长距离传播。

  香(xiang)蕉种植(zhi)者和育种人员通过(guo)筛选很快就锁(suo)定了多个(ge)抗病品种,但适合大规模(mo)种植(zhi)和长距离(li)运输的只(zhi)有卡文迪什(shen)香(xiang)蕉(Cavendish banana,图2)。

  虽然这(zhei)个品(pin)种与(yu)大(da)麦(mai)(mai)克相比有很(hen)多缺陷,口感和香味远没有大(da)麦(mai)(mai)克好等等,但是它不会被巴拿马(ma)真菌病害侵染[3,6,8]。因此香蕉(jiao)贸易开始依赖(lai)于卡文迪什香蕉(jiao)的大(da)规模(mo)种植。

  Part.3

  新的香蕉枯萎病杀手来袭

  在种植过程中,人们慢(man)慢(man)的(de)发现种植在亚热带区域的(de)卡文迪什香(xiang)蕉在低温的(de)条(tiao)件下对香(xiang)蕉枯萎(wei)病(bing)的(de)另外(wai)一个变(bian)种(Fusarium oxysporum f.sp。 cubense race 4)非常敏(min)感[8]。

  1989年之前的研(yan)究和报道都表明Fusarium oxysporum f.sp。 cubenserace 4只影响在亚(ya)热(re)带区域种植的卡文迪什香蕉,因此(ci)它也被称(cheng)(cheng)为(wei)Fusarium oxysporum f.sp。 cubense Subtropical race 4(简(jian)称(cheng)(cheng)SR4)。

图片来源:Veer图库图片来源:Veer图库

  在1990年,一(yi)个新(xin)的(de)香蕉(jiao)枯萎(wei)病变种(zhong)(Fusarium oxysporum f.sp。 cubense tropicalrace 4, 简(jian)称TR4)被报道(dao)能攻击热带种(zhong)植(zhi)的(de)香蕉(jiao)也能攻击亚(ya)热带种(zhong)植(zhi)的(de)香蕉(jiao),这几(ji)乎覆(fu)盖了所有(you)适合香蕉(jiao)生长的(de)区(qu)域[5,8,9,10]。

  TR4被人们发现之后(hou)的(de)20年内,它(ta)的(de)发病(bing)范围主要集中(zhong)在东(dong)亚(ya)(ya)和东(dong)南亚(ya)(ya)的(de)部分(fen)地(di)区以及(ji)澳大利亚(ya)(ya)北部地(di)区,因此并没有引起(qi)大家的(de)恐(kong)慌。但(dan)是近期(qi)的(de)一些报道表明它(ta)已经陆续传播到(dao)了中(zhong)亚(ya)(ya),中(zhong)东(dong)和非洲等部分(fen)地(di)区[8]。

  美洲是全(quan)球主要(yao)的香(xiang)蕉(jiao)种植和出口(kou)地区之(zhi)一(yi),在今年(nian)之(zhi)前并没有被TR4所影响。一(yi)旦(dan)TR4传播到美洲,全(quan)世界的香(xiang)蕉(jiao)种植区都会笼罩在TR4的阴影之(zhi)下。

  Part.4

  下一种能吃的香蕉在哪?

  也许有(you)(you)人(ren)会认为卡文迪什香蕉没了(le),我(wo)们可以再(zai)寻找一种能(neng)够抗TR4的(de)香蕉的(de)品(pin)种不(bu)就可以了(le)吗?事情远没有(you)(you)那么(me)简(jian)单,我(wo)们会面临一列(lie)的(de)问题:

  (1)这(zhei)个品种(zhong)是否适合人类食用呢?

  (2)这(zhei)个品种的种植条件是否(fou)很苛刻呢?

  (3)这个品(pin)种是否适合长距离(li)运输呢?

  (4)这个品(pin)种又能坚持多少年呢?

图片来源:Veer图库图片来源:Veer图库

  一(yi)味的去寻找(zhao)(zhao)新的品(pin)种根本不是解决的办(ban)法。找(zhao)(zhao)到(dao)一(yi)个新的品(pin)种时,病原菌(jun)也会进(jin)(jin)化出不同的变(bian)种,我们又会进(jin)(jin)入之前经历(li)的死循环(大(da)麦(mai)克-巴拿马病;卡文迪什-香蕉枯萎病热(re)带四号)。

  另一方面,病原(yuan)菌进化(hua)的(de)速(su)度(du)要(yao)(yao)比我们寻(xun)找(zhao)新品(pin)种(zhong)(zhong),驯化(hua)新品(pin)种(zhong)(zhong)的(de)速(su)度(du)快(kuai)的(de)多(duo)(duo)。要(yao)(yao)想(xiang)打破这个(ge)怪圈就要(yao)(yao)打破香(xiang)蕉单一品(pin)种(zhong)(zhong)种(zhong)(zhong)植(zhi)的(de)模(mo)式,但是想(xiang)同时找(zhao)到很多(duo)(duo)适合大(da)规模(mo)种(zhong)(zhong)植(zhi),口(kou)感好还(hai)适合长(zhang)距离运(yun)输的(de)香(xiang)蕉品(pin)种(zhong)(zhong)并(bing)没有(you)那么容易(yi),因为香(xiang)蕉育种(zhong)(zhong)也是一个(ge)漫长(zhang)的(de)过程。

  还有(you)一个残(can)酷的(de)事实摆在我(wo)(wo)们(men)面前(qian)——与60年前(qian)相比可(ke)供我(wo)(wo)们(men)选(xuan)择的(de)香蕉(jiao)品种(zhong)(zhong)也严重(zhong)减少(shao)了。也许有(you)人会说那我(wo)(wo)们(men)重(zhong)新选(xuan)用二倍(bei)体或者四倍(bei)体的(de)香蕉(jiao)进行种(zhong)(zhong)植,使(shi)香蕉(jiao)采用有(you)性(xing)繁(fan)殖(zhi)(zhi)的(de)方式去繁(fan)殖(zhi)(zhi)不就可(ke)以(yi)增加(jia)香蕉(jiao)基因(yin)的(de)多(duo)样性(xing)了吗?但是二倍(bei)体和四倍(bei)体香蕉(jiao)通过(guo)有(you)性(xing)繁(fan)殖(zhi)(zhi)长出(chu)的(de)果实是含有(you)种(zhong)(zhong)子的(de),这些种(zhong)(zhong)子会硌到我(wo)(wo)们(men)的(de)牙齿,严重(zhong)影响我(wo)(wo)们(men)食(shi)用香蕉(jiao)的(de)心情。

  Part.5

  转基因香蕉你会吃吗?

  随(sui)着生(sheng)物技术(shu)(shu)的(de)发(fa)展(zhan),研究者也在尝试运用转基(ji)因和(he)基(ji)因编辑的(de)技术(shu)(shu)去提高香蕉(jiao)对病菌的(de)抗性(xing)。

  2017年(nian),澳大(da)利亚昆士兰(lan)科技大(da)学的(de)(de)(de)(de)研究者(zhe)James Dale及(ji)其合作者(zhe)在世(shi)界著名的(de)(de)(de)(de)研究型(xing)期刊Nature Communication上发表重要成果(guo):他们(men)通过转基因(yin)技术(shu)在卡文迪什香(xiang)蕉中表达基因(yin)RGA2(分离于抗TR4的(de)(de)(de)(de)二倍体香(xiang)蕉)和Ced9(线虫的(de)(de)(de)(de)抗细胞凋亡基因(yin)),可(ke)以显著提高(gao)对TR4的(de)(de)(de)(de)抗性(xing)[11]。

图片来源:Veer图库图片来源:Veer图库

  然(ran)而,转基因香蕉,你会吃么?当前,转基因食物并没(mei)有(you)被所有(you)消费(fei)者接受。转基因香蕉要想(xiang)大规模种植还要面临立法问题(ti),伦理问题(ti)和环(huan)保人(ren)士的抗议等一系(xi)列问题(ti)。

  即使(shi)上述问(wen)(wen)题(ti)都被解决了(le),转基因香蕉(jiao)(jiao)还(hai)面(mian)(mian)临一个问(wen)(wen)题(ti)——种(zhong)植模式的(de)问(wen)(wen)题(ti)。转基因香蕉(jiao)(jiao)单一品种(zhong)种(zhong)植依然面(mian)(mian)临病原菌新(xin)变种(zhong)的(de)挑战。因此,我(wo)们要想(xiang)保(bao)证香蕉(jiao)(jiao)不被灭绝,我(wo)们首(shou)先(xian)要保(bao)证香蕉(jiao)(jiao)的(de)生物多样性(xing),这(zhei)是保(bao)持一个物种(zhong)能在(zai)自然环(huan)境里面(mian)(mian)生存(cun)下去的(de)先(xian)决条(tiao)件。

  同时也(ye)要通过(guo)分(fen)子生物(wu)学的(de)方法去研究香蕉(jiao)(jiao)枯萎病(bing)的(de)致病(bing)机理,从根(gen)源上(shang)遏制它的(de)传(chuan)播。最后我们也(ye)要加大(da)(da)宣传(chuan)和科普,让大(da)(da)家正(zheng)确(que)的(de)认识转基因技术和它优势,以及它能(neng)为未来(lai)香蕉(jiao)(jiao)种植业带来(lai)的(de)各种可(ke)能(neng)性。