科学家加紧保护卡文迪什香蕉,应对病害与遗传单一风险
卡文迪什占全球香蕉出口量的99%,但遗传高度一致使其容易受到土传真菌热带4号生理小种侵袭。研究人员正测试抗病植株、基因技术和野生香蕉遗传资源,以寻找可商业化的替代方案。
全球市场高度依赖单一品种
国际香蕉贸易几乎完全依赖卡文迪什。WIRED援引联合国粮食及农业组织的数据称,该品种占全球香蕉产量的47%,年产量约5000万吨,并占全球香蕉出口量的99%。这种集中度让种植商、包装企业和零售商获得适合大规模流通的标准化产品,但也使整条供应链暴露在同一种风险之下:一种病害便可能侵袭大量遗传特征相同的植株。
香蕉产业此前已经经历过类似危机。大米七香蕉曾主导欧洲和美国市场,随后由镰刀菌引起的热带1号生理小种在拉丁美洲种植园扩散。WIRED估算,其损失按当前价值计算达到$23亿。如今的Dole前身Standard Fruit Company于1947年开始改种卡文迪什,如今的Chiquita前身United Fruit Company于1960年跟进。大米七香蕉在1965年从美国超市货架消失,而抗TR1的卡文迪什随后成为出口产业的基础。
TR4暴露克隆作物的弱点
如今,热带4号生理小种,即TR4,正威胁当年挽救香蕉产业的替代品种。这种真菌生活在土壤中,阻断植株吸收水分和养分,常规农药无法将其控制。《华盛顿邮报》报道称,TR4可以休眠数十年。种植园一旦受感染,即使清除所有植株,生产商也无法立即恢复卡文迪什种植。
商业化卡文迪什香蕉不能育种结籽,只能通过克隆繁殖,因此无法通过普通有性繁殖自然获得有利性状。遗传一致性有助于维持品质和加工标准,却也意味着植株具有相同的易感性。WIRED报道称,TR4已进入澳大利亚北领地几乎所有香蕉产区,当地许多种植园仍处于关闭状态。此前的疫情还重创了东南亚、非洲和中东的香蕉生产。
研究人员构建多条防线
昆士兰科技大学James Dale团队从野生香蕉Musa acuminata malaccensis中分离出抗病基因RGA2,并将其导入卡文迪什植株。在澳大利亚北领地Humpty Doo附近的田间试验中,这些植株抵御了TR4,而周边香蕉则受到侵害。《华盛顿邮报》报道称,在最初为期3年的试验中,6个植株品系中有4个表现出抗性。不过,研究人员仍需在不同环境下验证产量和其他商业性状。
科学家还在保存野生遗传材料,为未来育种提供资源。ABC News报道称,研究人员在巴布亚新几内亚采集了香蕉野生近缘种,其中包括高达15米的濒危植株,以及水分利用效率较高的Musa balbisiana。样本存放在比利时鲁汶的全球最大香蕉基因库。这项工作同时应对两个相关风险:栽培香蕉遗传多样性不足,而森林砍伐和火灾可能摧毁具有抗病、耐旱等有利性状的野生植株。对生产商和贸易商而言,最终方案不仅要在实验室中抗病,还必须满足产量、口感、运输性能、监管审批和消费者接受度等要求。