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  香蕉,超市里一年四季都会有的黄澄澄、圆嘟嘟的美味水果,因为一种致命的真菌感染而危在旦夕。这种真菌性病害叫黄叶病(Panama disease,又叫萎蔫病、巴拿马萎蔫病、香蕉巴拿马病、香蕉黄叶病),致病真菌为香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cubense)。

  而被感染的香蕉就是目前世界上最主要的香蕉品种,华蕉(Cavendish)。

  【诱人的香蕉。香蕉(Musa‘paradisiaca’)是杂交种,单子叶植物,姜目Zingiberales,芭蕉科 Musaceae芭蕉属 Musa。图片来源 Wikimedia Commons】

  其实,香蕉和黄叶病过招已经不是第一次了。上一次交手是在半个多世纪以前,交战的双方是黄叶病1号(Race 1)和一种叫做大麦克(Gros Michel)的香蕉。经过半个世纪的缠斗,大麦克终是不敌黄叶病1号,在二十世纪上半叶结束的时候彻底退出历史舞台。接替大麦克上阵的就是我们现在常吃的华蕉。华蕉不但抵御了黄叶病1号的入侵,其它十几种常见的香蕉疾病也奈它不得。凭借优良的素质,华蕉成了继大麦克之后全球最主要的香蕉品种。据联合国粮食和农业组织统计,现阶段华蕉占全世界香蕉总产量的45%左右,年出口价值达85亿美元。

  【4个香蕉品种,从左到右依次是,大蕉、红皮香蕉、南洋蕉、华蕉。图片来源 Wikimedia Commons】

“菌魔”卷土重来

  但好景不长,没过多久,华蕉也生病了。上世纪80年代末开始,一种未知的疾病在亚洲的种植园蔓延开来,香蕉接连病倒,人们却一直找不到病因。后来,经美国佛罗里达大学热带农业教育研究中心的植物病理学家兰迪 普洛茨对采集到的真菌样本研究分析以后,确诊其为黄叶病。噩梦般的黄叶病又回来了!这次的黄叶病稍稍改换了一下形式,兰迪 普洛茨将其命名为黄叶病4号(Race 4)。

  就像当年的大麦克遇到黄叶病1号那样,华蕉在黄叶病4号小种面前毫无抵抗力。其实,与“菌魔” 20多年来的长期抗争,华蕉早已显露疲态,黄叶病趁机大规模卷土重来。目前战况着实堪忧:除了极少数地区之外,世界上绝大部分的香蕉种植园区都已经成了黄叶病的灾区。香蕉枯萎病菌由土壤和水分经根部进入香蕉植株体内,再通过导管传遍全身。感染后的病株枯萎变黄,茎也干了、叶也蔫儿了,有明显的病态。病情恶化下去,香蕉地面上的“主干”,也就是伪茎(真正的茎在地下),会浮现出一条一条的褐色或者紫色条纹。这之后香蕉就会逐渐死亡。香蕉枯萎病菌呢,则大踏步地向着下一个香蕉园进发。

  【一株健康的香蕉树和一株病入膏肓的香蕉树。图片来源 Wikimedia Commons;apsnet.org】

  黄叶病4号小种在重创亚洲的香蕉生产后,一路奔向大洋洲,在澳洲大陆登陆,香蕉们被弄得棕一块、紫一块,澳大利亚香蕉生产遭受了毁灭性打击。虽然现在黄叶病4号小种还尚未染指全球香蕉的最后、也是最重要的产地——拉丁美洲,但在如今这个贸易全球化的时代,专家一致认为这只是迟早的事情。

  【香蕉枯萎病菌在全球香蕉种植地的分布。图中不同的符号代表该致病菌不同的系群(clonal lineages,与基因型类似)。南亚是香蕉枯萎病菌多样性最高的地区(图中圆圈圈出的部分),可能是该病菌的起源中心。图片来源 apsnet.org】

  为了防止感染黄叶病真菌,香蕉种植者采取的应对方法之一是重新回到含有黄叶病1号的土地上种植华蕉。但没过多久他们就为此付出了代价——本来对黄叶病1号免疫的华蕉又变得不免疫了。其实,早在2010年科学家就在印度种植的华蕉植株内发现了黄叶病1号小种,只是当时论文发表后没有引起多大注意。今年3月,全球香蕉研究的权威机构,国际生物多样性组织公布调查报告,证实了印度泰米尔纳德邦地区种植的香蕉遭到黄叶病1号感染。

  目前,对于本来不受黄叶病1号感染的华蕉遭到感染的原因,科学家还没有定论。有科学家推测是黄叶病1号进化所致,这也得到了2010年发表的那篇论文的支持。不过,也有科学家不同意这种看法。兰迪 普洛茨指出,以前就有过华蕉植株感染黄叶病1号小种而死的案例。只是那是在华蕉本身比较脆弱的情况下,比如刚经历了洪涝灾害以后发生的。

香蕉保卫战

  目前香蕉的种植主要是用类似扦插的方式(商业香蕉品种都是3倍体,没有种子),商业种植品种的单一化和无性繁殖的种植类型使得目前香蕉的,遗传多样性低。因此面对快速演化的病原菌,像华蕉这样的单一品种几乎无法抵抗。一旦感染黄叶病4号真菌,对香蕉来说就是毁灭性的。全世界都在努力挽救这种水果。

  目前,最有效的方法就是“堵”。从黄叶病4号小种肆虐亚洲开始,20年多年过去了,这种危险的真菌仍然被堵在拉丁美洲之外。这在很大程度上得益于现代化的检疫体系和严格的检疫措施。但“堵”只是暂时的,在一定程度上把未来不可避免的真菌入侵尽量往后延迟而已。尽管如此,面对黄叶病4号小种席卷全球的趋势,封堵策略还会继续执行下去。这不仅是为了防止真菌进入拉丁美洲,也是为了给其他应对措施争取宝贵的时间。

  去年,昆士兰大学的研究人员首次在试验田里种植了基因改良后的华蕉植株,希望以此找到应对黄叶病的方法。另一方面,大型的香蕉生产企业则联合起来,试图通过杂交育种,制造出一种抗病性更强、能够取代华蕉的新品种。杂交育种是一种广泛应用的方法,世界几大主要粮食作物,如水稻、玉米和小麦,很大程度上都有赖杂交的方法培育新品种。只是,香蕉的杂交育种至今成果甚微,企业也撤回投资了。

  大多数香蕉研究人员认为,真正的应对之道还是解决问题的根本,放弃不能有性繁殖的3倍体品种,另寻新路。我们常吃的马铃薯、苹果、葡萄也都经历过舍弃3倍体,向嫁接栽培转变的过程。缺少遗传上的多样性使得香蕉面对快速演化的致病菌毫无招架之力,只要一根香蕉患病,灾害可能很快就蔓延到世界各个角落。如果最终能找到华蕉的替代品当然是很好,只不过,单一品系脆弱的防御力会一直存留下去,而等待它的,将是更加凶猛恶劣的病菌。

     看来,为了不输给病菌的演化速度,香蕉们还是需要找回成双成对,生儿育女的自由啊。

  本文编译自 The Beginning of the End for Bananas?

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channelId 1 1 多年以后,我们还有香蕉吃吗? 1 香蕉,超市里一年四季都会有的黄澄澄、圆嘟嘟的美味水果,因为一种致命的真菌感染而危在旦夕。这种真菌性病害叫黄叶病(Panama disease,又叫萎蔫病、巴拿马萎蔫病、香蕉巴拿马病、香蕉黄叶病),致病真菌为香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cubense)。