你现在吃的香蕉，可能要灭绝了 _基因

出品：科普中国
制作：王大鹏（中国科学院植物生理生态研究所）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
2019年7月15日著名的网站FreshFruitPortal.com报道“哥伦比亚的2个种植园内的香蕉疑似感染了香蕉枯萎病热带四号（TR4）”——香蕉枯萎病的一个新变种[1] 。
【你现在吃的香蕉，可能要灭绝了】这一消息瞬间在网上引起了热烈的讨论，同时也牵动着无数香蕉种植者以及爱好者的心。 TR4一旦大规模爆发，将会给香蕉种植园带来毁灭性的打击，甚至可能会引起现有香蕉种植品种的灭绝。
图1 香蕉种植园（图片来自参考资料6）
为什么一种真菌性病害会给香蕉种植园，甚至现有的香蕉种植品种带来毁灭性的打击呢？这还要从香蕉的种植历史讲起。
大家吃的香蕉为什么都一样？
世界上最早是存在几百种可供食用的香蕉，但是能够适合大规模种植，产量高，并且味道能得到广大消费者喜爱的香蕉品种并不多。同时，香蕉对生长环境的要求非常严格，只能在亚热带和热带区域生长，要想在世界范围内进行广泛的贸易，就必需选择能适合长距离运输的品种。
大麦克香蕉（图2）口感香甜，香味迷人，并且皮也很厚，适合长时间储存和长距离运输，因此人们选择用大麦克香蕉进行单一品种的种植。这种种植模式在短时间内为香蕉种植业带来了巨大收入，同时也极大的促进了全球香蕉贸易的发展，但是也为大麦克香蕉的濒临灭亡埋下了伏笔。
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）
单一品种，容易被病菌“一锅端”
植物在有性繁殖过程中会产生随机突变。自然环境中的生物性胁迫（如：细菌，真菌，病毒，昆虫等病害）和非生物性胁迫（如：干旱，高温，低温等）也会促使植物发生突变。在环境的筛选中，一些有益的突变（如抗病性，抗高温，抗低温等）被保留下来。
大麦克香蕉是三倍体，不能进行有性繁殖，只能通过无性生殖繁衍后代。然而，通过无性繁殖产生的后代基因几乎是完全一样的（个体的一些随机突变除外），这也就导致了香蕉的基因多样性严重降低。一旦有一种病原菌或者害虫能够快速专一的侵染和杀害这一品种，就必然会引起这一品种的灭亡。
上世纪50年代和60年代，巴拿马病（Panama disease ，又叫，香蕉枯萎病1号，图3）大面积爆发，重创香蕉种植业和贸易业，严重影响了全球的香蕉贸易[2 ， 3] 。巴拿马病就是由一种真菌病害（Fusarium oxysporum f.sp. cubense race 1）引起[4,5] ，常见的杀菌技术并不能彻底杀死这种病菌。它可以长时间存活于土壤，植物体中，也会伴随香蕉的运输进行长距离传播。香蕉种植者和育种人员通过筛选很快就锁定了多个抗病品种，但适合大规模种植和长距离运输的只有卡文迪什香蕉（Cavendish banana ，图2）。
虽然这个品种与大麦克相比有很多缺陷，口感和香味远没有大麦克好等等，但是它不会被巴拿马真菌病害侵染[3,6,8] 。因此香蕉贸易开始依赖于卡文迪什香蕉的大规模种植。
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）
新的香蕉枯萎病杀手来袭
在种植过程中，人们慢慢的发现种植在亚热带区域的卡文迪什香蕉在低温的条件下对香蕉枯萎病的另外一个变种（Fusarium oxysporum f.sp. cubense race 4）非常敏感[8] 。 1989年之前的研究和报道都表明Fusarium oxysporum f.sp. cubense race 4只影响在亚热带区域种植的卡文迪什香蕉，因此它也被称为Fusarium oxysporum f.sp. cubense Subtropical race 4（简称SR4）。

你现在吃的香蕉，可能要灭绝了

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