Mighty Natural

Questen för att rädda banan från utrotning

Questen för att rädda banan från utrotning Cavendish bananer kan inte vara runt för mycket längre. Steve Hopson / wikipedia, CC BY-SA

Panama-sjukdomen, en infektion som härdar bananväxter, har svepts över Asien, Australien, den Mellanöstern och Afrika. Påverkan har varit förödande. På Filippinerna ensam har förluster uppgått US $ 400m. Och sjukdomen hotar inte bara alla människors försörjning i detta US $ 44 miljarder industrin men också de 400m-personer i utvecklingsländer som är beroende av bananer för en betydande del av deras kaloriintag.

Det kan dock finnas hopp. I ett försök att rädda banan och industrin som producerar den, är forskare i en tävling för att skapa en ny växt resistent mot Panama sjukdom. Men den här krisen är kanske en varning för att vi odlar maten på ett ohållbart sätt och vi måste se till mer radikala förändringar för en permanent lösning.

För att förstå hur vi kom hit måste vi titta tillbaka på banans historia, och i synnerhet i mitten av förra seklet, då en kris som växte i årtionden hotade att sätta ner hela ekonomin och lämna tusentals utblottad. Bananen dog ut.

Ett tillstånd som kallas Fusarium eller Panama-sjukdomen torkade ut hela plantager i världens största bananproducerande länder i Latinamerika. Det hotade en bransch så viktig för den här delen av världen som vissa stater hade blivit känd som bananrepubliker eftersom de var praktiskt taget styrda av de företag som producerade grödan.

Eftersom bananer av samma typ är nästan genetiskt identiska, om en växt blir infekterad, är alla andra träd i en plantage också mottagliga. Detta innebar att det bara var för lätt för Panama-sjukdomen att sopa igenom stora utbredningar av sårbara värdplanter. På många områden dödades alla träd.

Utan botemedel eller behandling fanns det inget sätt tillbaka för en plantage när sjukdomen hade tagit sig. Ett tagbananföretagen huggade nya plantager från orörda regnskogar. Men denna handling av miljövandalism skjutit upp det oundvikliga. Snart blev dessa områden också förorenade och odlingen blev ohållbar. Uppskattningarna varierar, men förluster på grund av Panama sjukdomsepidemi kan ha nått US $ 2.3 miljarder, motsvarande ungefär US $ 18.2 miljarder idag.

Lyckligtvis insåg banansällskapen att en annan mängd bananer som kallades "Cavendish", till skillnad från typen "Gros Michel" som odlades i Latinamerika vid den tiden, var nästan helt resistent mot Panama sjukdom. Från 1950s, plantager av Gros Michel (eller "Big Mike") systematiskt rensades och ersatt med Cavendish träd.

Cavendish hade räddat industrin, och i fem decennier spred sig det vidare runt om i världen. I dag, 99% av exporterade bananer och nästan hälften av den totala produktionen över hela världen är av Cavendish-sorten. Men denna styrka har nu blivit bananindustrins största sårbarhet. Panama sjukdom har återvänt, och den här gången är Cavendish inte längre resistent.

När den nya stammen sveper över hela världen, kan det bara vara en fråga om tid innan denna sveda återvänder till de stora plantagerna i Karibien och Centralamerika. Lärdomar om hur man löser den senaste krisen kan dock ligga i Panamas senaste utbrott, där ett svar kom via en osannolik källa. Inte djunglerna i Sydostasien, där bananer är infödda, men via Chatsworth House i Derbyshire, tidigare hem för politiker och ivrig trädgårdsmästare William Cavendish, den sjätte hertigen av Devonshire.

Hertigen och trädgårdsmästaren

I 1826 anställde Cavendish en ung och entusiastisk bonde son som sin huvudgardist. Detta var Joseph Paxton, som fortsatte använda den expertis han utvecklade konstruera experimentella växthus på Chatsworth i utformningen av det berömda Crystal Palace i London.

Bland de exotiska exemplen som Paxton samlades för hertigen var en kort bananväxt som han köpte för £ 10 från Dorking-samlingen av det sena bryggeriet Robert Barclay, som i sin tur hade tagit emot den från den botaniska trädgården i Pamplemousses på Mauritius. Paxton propagerade och tenderade växten i tre år tills det så småningom gav frukt för Lord Cavendish och hans gäster att njuta av.

Paxtons framgång med växten, som han namngav Musa Cavendishii efter sin beskyddare, vann honom Silvermedaljen på 1835 Royal Horticultural Society Show. Efter denna berömde försökskammare som hade sålt Barclays samling försök att hävda att fakturan för växten borde ha varit för £ 100 istället för £ 10. Paxton betalade inte skillnaden.

Sedan började spridningen av Cavendish runt om i världen. Bananer har en lång historia av migration. Arkeologiska bevis föreslår att de först odlades i Sydostasien och Nya Guinea åtminstone 6,800 år sedan och hade spridit sig till Sri Lanka för 6,000 år sedan och Uganda för 5,250 år sedan. Efter européerna började korsa Atlanten i slutet av 15-talet, bananen följdes snabbt, spridning över Karibien och tropiska delar av Amerika.

Men 18-talets ålder av upplysning startade en viktig ny fas av förökning av sorter av bananer samlade på de vetenskapliga resor av eran av amatör och professionella botaniker och trädgårdsmästare. Många inledde ursprungligen nya områden eftersom de delades mellan entusiaster som planterade dem i botaniska eller privata trädgårdar, precis som Paxton gjorde.

Han och hans efterträdare fortsatte trenden, vilket gav många exemplar från Chatsworth till samlare och filantroper och hjälpte till att distribuera Cavendish-banan runt om i världen. De gick fram till Kanarieöarna, där de senare blev odlade för export, förmodligen via trädgårdarna i ett skotskt statligt hem och en vinhandlare som invandrade till Teneriffa. Proverna nådde också Jamaica, där de planterades i Bath Gardens i St Thomas i 1884.

John Williams, en missionär till Stilla havet gavs Cavendish växter att tillhandahålla mat inom områdena hans tjänst. Dessa exemplar var ursprungligen etablerade i Samoa i 1838, och därifrån växte växten till Tonga, Fiji, Tahiti, Hawaii och Australien, liksom det ursprungliga hemmet för banan, Nya Guinea. Williams såg inte detta själv som han blev ätit i Nya Hebriderna i 1839 av öarna som förmodligen var unenthusiastic om hans budskap.

Under tiden Gros Michel sortiment togs från Myanmar till St Pierre botaniska trädgård i Martinique i början av 19th century av den franska kartografen och privatpersonen Nicolas Baudin. Därifrån togs det till Jamaica i 1835 av botanisten Jean François Pouyat. Och de växter som användes för att etablera banan exportindustrin i början av 20-talet kom troligen från dessa exemplar.

Fortunate felfunktioner

Vad som förvånar fördelningen av dessa bananplantor till alla delar av världen som är tillräckligt nog för att de ska växa är att de är sterila. Vilda bananer fylls med stora hårda frön, vilket gör dem svåra att äta. Moderna bananer kan inte ens växa frön. Men långt ifrån att hindra deras spridning, är det här genetiska saken vad som har gjort bananer en så önskvärd gröda. Och vad har lämnat dem så sårbara.

Moderna bananer och plantain växter är vad som är känt som "triploid", vilket innebär att de har tre kopior av varje kromosom som bär sina gener. Som sådan kan de inte reproducera sexuellt eftersom deras kromosomer inte kan delas lika för att skapa en sexcell, som händer i "Diploida" organismer som har två kopior av varje kromosom (som människor, de flesta djur och många växter).

Triploider som detta kan uppstå när det finns en störning i processen att bilda sexceller i diploida organismer. Ibland produceras celler som har två kopior av varje kromosom istället för en. När dessa säkrar med en normal sexcell, har den nya växten två kromosomer från en förälder och en från den andra, förhindrar det från att skapa livskraftiga sexceller i sig. I banans fall producerar växten fortfarande frukt men kan inte göra frön.

På ytan kan det tyckas vara ett problem, men växterna är inte helt beroende av sexuell reproduktion. Som någon trädgårdsmästare vet kan nya växter startas från sticklingar, och nya bananträd produceras vanligtvis från en befintlig växt genom att återplanta rodstammar, kända som rhizomer eller skott kallas suger som växa ut ur dem.

De förhistoriska folk som tämnade bananer och plantaner kan inte ha vetat någonting om kromosomtal. Men nästan alla de många sorter som de växte är triploid. Så de måste ha lärt sig att se upp för dessa lyckliga olyckor och odla dem, föredrar dem till deras vilda och snygga relationer.

Detta har viktiga konsekvenser, både bra och dåliga. Växter från sticklingar är kloner från varandra och ger eller tar den udda mutationen, är genetiskt identiska. Detta tar bort variation och chans från ekvationen. Självklart planterar vi bara kopior av träd som är starka och producerar frukt som vi gillar, och alla nya träd kommer att vara ungefär samma som den vi tog sticklingar från.

Detta är bra för produktion i industriell skala eftersom frukten är konsekvent och om du skördar och behandlar dem på samma sätt, kommer de alla att vara mogna och redo att äta på samtidigt. Tyvärr är det också bra för alla sjukdomar som infekterar dem, för om de får fotfäste i ett träd, kommer de närliggande också vara sårbar, liksom deras grannar, och det kan sprida sig genom hela plantagen. Det är precis vad som händer nu.

Panama återvänder

Den tidigast kända upptäckten av Panama-sjukdomen var faktiskt i Australien i 1874. Först upphörde banans träd att växa. Då började de curl och vilda. Så småningom torkade träden helt och död. I 1890 fanns sjukdomen i sitt namnland och under de närmaste 30-åren spred sig till de flesta karibiska och centralamerikanska länder.

Det tog ett tag att identifiera orsaken, men i 1910 var det befunnits vara vildsvampen Fusarium oxysporum cuben eller "Foc" för kort. Växterna dog eftersom kanalerna som bär vatten och mineraler från rötterna till bladen blev blockerade. Det var ursprungligen tänkt att dessa ledningar blev igensatta av svampen men vi vet nu att växten själv pluggar dem, förmodligen i ett förgäves försök att stoppa svampens spridning.

Vi vet också att Foc spridas av förorenad mark. En minuts mängd smutsad jord kan bära sjukdomen till en ny plantage där Det är fortfarande smittsamt i årtionden, immun mot kemiska behandlingar. Detta var situationen för bananindustrin i 1950, när Gros Michel-plantager runt om i världen blev överväldigade.

Cavendish bananer kräver mer skydd än Gros Michel, och ansågs som liten och smaklös i jämförelse. Men med tanke på Cavendishs uppenbara immunitet mot Foc, och i övrigt står inför total kollaps, hade industrin inget annat alternativ än att byta.

Ett tag såg det ut som om banan hade blivit räddad. Därefter i slutet av 1960s upptäcktes ett annat utbrott av Panama-sjukdom i Taiwan, den här gången i en plantage av Cavendish-växter. Vid de tidiga 2000-erna, bara 6,000 hektar av bananplantager av en tidigare 50,000-hektar i Taiwan kvarstod.

Denna förbryllande utveckling var under det faktum att, precis som det finns olika sorter av bananer, finns det olika typer av Foc. Gros Michel träd var infekterade av vad som är känt som "Race 1". Stammen av svamp som uppträdde i Taiwain är känd som "Tropical Race 4" eller TR4. Det kan infektera inte bara Gros Michel, utan även Cavendish bananer och så många som 80% av sorterna i odling. (Även om detta förutsätter att plantaner också är mottagliga och hittills finns det inte tillräckligt många bevis.) Nu är branschen än en gång katastrof, vad kan man göra för att spara den här gången?

En genetisk lösning?

Det enklaste svaret är karantän. Panama-sjukdomen var så förödande i 20th century eftersom effektiva åtgärder för att kontrollera dess spridning kom för sent. Det är också möjligt att det första TR4-utbrottet i Taiwan kunde ha blivit nippat i budet om problemets omfattning hade varit erkänd tidigare. Men det verkar som att Cavendish-växternas medfödda motstånd till Race 1 uppmuntrar till tillfredsställelse tills epidemin var out of control.

Kan vi stoppa spridningen genom att förhindra att smittat växtmaterial och mark når nya områden? Tyvärr är det inte nödvändigtvis så lätt. Foc kan lurka i minuter lappar av lera på ett hjul eller sko. Människor, maskiner och allt annat som kommer in i en plantage måste vara strängt kontrollerad. Tänk dig att driva vad som egentligen är en gård med alla icke nödvändiga människor och fordon uteslutna och med byte och dekontaminering zoner för dem du måste släppa in.

Det fungerade ett tag i Australien, som har mycket strikta regler för att förhindra att utländsk mark kommer in i landet, men även där var försvaret bryts i 2015. Det finns alltid slip ups och människor som ignorerar reglerna. På många områden finns oskyddade bananväxter som växer vilda eller i byar och om de blir smittade kan de fungera som broar för att sjukdomen ska passera från en plantage till nästa. Karantän kan sakta marscheringen av TR4, men på lång sikt behöver vi verkligen en banan som är resistent mot svampen.

Här uppvisar banans triploid natur en oönskad komplikation. Historiskt föddes nya växtsorter genom att korsa växter med önskade egenskaper tills de kombinerades i en enda ny sort. Till exempel korsar en växt som ger ett bra utbyte för bönder med en annan som var sjukdomsresistent. Men korsning av domesticerade bananer producerar inte några frön och så är det vanligtvis inte ett alternativ.

Men genetisk modifiering erbjuder andra sätt att flytta egenskaper mellan växter (och andra organismer). I princip kan detta erbjuda en lösning och det finns redan några lovande resultat. Forskare i Australien har funnit att lägga till två olika gener till genetisk kod av Cavendish bananer skyddar växterna från TR4. Den första togs från en vild banan som är resistent mot TR4 och är en av en stor familj av gener som känner igen invaderande sjukdomar så att plantorna kan skydda sig själva.

Den andra kommer från en mer osannolik källa: nematodmaskar. Det finns tillfällen när organismer behöver vissa celler att offra sig. Ett dramatiskt exempel är när ett träd skjuter sina löv för vintern, men det händer också i vår egen utveckling. I livmodern är dina fingrar formade från flipper som bilagor när cellerna som skiljer dem dör av. Nematodgenen är en som blockerar denna process.

Detta verkar vara ett konstigt sätt att skydda växten men det kan vara effektivt mot TR4 i bananer eftersom, som vi såg tidigare, kan invaderande svamp faktiskt kapa denna process, med hjälp av kemiska meddelanden för att programmera banancellerna till självförstörelse. Nålen hos nematoden kan arbeta med blockerar dessa signaler.

Med hjälp av dessa metoder kunde vi fortsätta att äta bananer som vi är vana vid eller ens se om detsamma skulle fungera för att hjälpa till med att återfå den smakligare Gros Michel. Men dessa resistenta Cavendish bananer är nu GM-grödor. Människor i många länder har bli van vid att äta GM-mat, men inte så i Europa, som har de strängaste GM-reglerna i världen. Kanske skulle europeiska tillsynsmyndigheter kunna övertalas för att göra ett undantag om det var fallet med GM bananer eller ingen alls. Men vi kan behöva leta efter en annan lösning.

Kromosommatriser

Ett alternativ kan vara att göra nya triploidplastfria växter från början. Att plocka ut enstaka träd som producerade fröslös frukt måste ha varit en långsam process när bananer först tämdes. Men nu när vi förstår processen, kan vi göra egna triploidplantor mycket lättare.

Detta görs vanligtvis med växter med fyra kopior av varje typ av kromosom som kallas tetraploider. Dessa växer ofta snabbare och producerar starkare växter som tål bättre stress än deras diploida relationer (många av våra grödor har utökade kromosomtal). Men de är särskilt användbara i växtförädling eftersom de producera sexceller med två kopior av varje kromosom. Detta möjliggör skapandet av annars omöjliga infertila hybrider.

När du korsar en tetraploid (med två kopior av varje kromosom i varje köncell) med en normal diploid växt (med bara en kopia av varje kromosom per könscell) får du en triploid. En triploid växt kan inte producera egna könsceller. Så om det är en banan, kommer dess frukt att vara fröslös.

Samma resultat kan uppnås genom att man tar ett infertilt kors mellan arter, växtekvivalenten hos en mule och exponerar den för kemikalier som gör att den dubblerar sina kromosomer och blir tetraploid. En hårdnande hybrid av vete och råg som kallades triticale var gjord på detta sätt.

Vissa avelsprogram har gjort tetraploidplantor genom att korsa triploid och diploida sorter, men detta beror på sällsynta genetiska händelser och det tar därför tid och ansträngning. Ett snabbare sätt är att tvinga kromosomer att dubbla med hjälp av a kemisk kallad kolchicin.

Från dessa tillvägagångssätt har vi nu ett antal tetraploid syntetiska bananhybrider och vissa har visat sig vara resistent mot TR4. Dessa växter är inte särskilt användbara kommersiellt eftersom de är fertila så att de producerar fröfyllda bananer. Men de kan korsas med varandra för att sammanföra användbara egenskaper, och sedan med vanliga diploida träd för att skapa en ny generation av triploid-fröslösa bananer. Detta tillvägagångssätt har också skapat några nya hybrider med motstånd mot TR4, men ingen hittills med smak och konsistens som vi vill ha i en ersättning för Cavendish.

Ett något mer radikalt tillvägagångssätt är att försöka utveckla växter som är resistenta mot TR4. Cavendish växter är kloner men deras genetiska kod kan bli något annorlunda över tiden på grund av mutationer och förändringar i hur deras DNA läses.

En grupp i Taiwan har exponerat Cavendish bananplantor till marken förorenad med TR4 och letar efter de som överlever lite bättre än de andra. De väljer ut dessa och använder dem för nästa försök. Endast två eller tre växter av varje 10,000-show löfte men efter många iterationer har de nu en Cavendish-linje med viss förmåga att stå emot TR4.

Ingen av dessa potentiella lösningar handlar dock om att jordbrukets stora plantager av klonade träd är en i princip instabil sätt att göra saker. De kan erbjuda stordriftsfördelar, hålla priserna nere och erbjuda konsekvent god smak. Men, även med en lösning på TR4, hur länge kommer det att bli före nästa sjukdom tar tag?

Kanske borde vi använda fler sorter av bananer och växer dem vid sidan av andra grödor eller alternativt med dem. På så sätt kommer en infektion inte att hitta sådana stora svängningar av mottagliga värdar nära varandra, som kan hända nu.

Det finns också bevis för att några andra grödor kan skydda bananer mot TR4. En studie fann att bananer planterade i TR4-förorenade jordar i stor utsträckning befann infektion efter att ha odlats i samma fält som kinesiska purjolök i tre år. Detta verkar vara för att kinesiska purjolök släpper ut kemikalier som dödar svampar. Kassava rensar även fält av TR4, kanske på grund av svampdödande ämnen produceras av kassetten själv och genom att mikroorganismer associerade med sina rötter.

Cavendish banan kan ha haft en anmärkningsvärd resa från kolonial nyfikenhet till global stapel. Men framgången har hjälpt till att skapa ett livsmedelssystem med dödlig brist (även om det här problemet med monokultur är knappast unikt för bananer). Kanske måste vi slutligen vara beredda att acceptera mindre standardiserad och lite dyrare mat för att rymma mindre intensivt och mer mångsidigt jordbruk. Du kanske aldrig är helt säker på vad du kan förvänta dig när du skrämde en banan, men resultatet kan vara ett mer robust och hållbart livsmedelssystem utan en stor kris varje decennier.Avlyssningen

Om författaren

Stuart Thompson, universitetslektor i växtbiokemi, University of Westminster

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker


Försäljningspris: $16.00 $13.54 Du sparar: $2.46
Se fler erbjudanden Köp nytt från: $2.99 Används Från: $6.80



Försäljningspris: $14.95 $13.99 Du sparar: $0.96
Se fler erbjudanden Köp nytt från: $5.00 Används Från: $14.84



Pris: $24.99
Se fler erbjudanden Köp nytt från: $24.42 Används Från: $29.93


English afrikaans Arabic Förenklad kinesiska) Kinesiska (traditionell) Dutch Filippinare French German hindi Indonesian Italian Japanese Korean Malay perser Portuguese Russian Spanish swahili Swedish Thai turkiska urdu vietnamese

HÄLSA OCH VÄLMÅENDE

Läkare behöver prata genom behandlingsalternativ bättre för svarta män med prostatacancer

Läkare behöver prata genom behandlingsalternativ bättre för svarta män med prostatacancer

Rajesh Balkrishnan, professor, folkhälsovetenskap, University of Virginia

HEM

MAT & NÄRING

SENASTE FILMER