Бананы под угрозой

В Австралии проходит испытания генетически модифицированный сорт бананов, который сможет противостоять болезни, угрожающей банановым плантациям по всему миру. Уже сейчас эта болезнь нанесла серьезный урон производителям бананов в Азии, Африке и Австралии и угрожает их коллегам в Латинской Америке.

Так называемая «панамская болезнь» была впервые отмечена на банановых плантациях в Панаме в конце XIX века. Патогенный грибок (Fusarium oxysporum) распространяется через почву и воду, а его споры способны в течение трех десятилетий ждать, пока рядом не окажется восприимчивое растение. Грибок поражает сосудистую систему банана, в результате листья растения желтеют и начинают слабеть. Когда жизненный цикл гриба завершается, растение, где он поселился, умирает от обезвоживания.

В первой половине XX века панамская болезнь нанесла чувствительный удар по банановым плантациям. Культурные бананы не способны к половому размножению, у них не образуются семена, а мужские цветки не продуцируют жизнеспособную пыльцу. Все бананы, выращиваемые человеком, размножают вегетативно: возобновляя срезанное растение от корня и распространяя его при помощи саженцев. Следовательно, генетически все культурные бананы – клоны друг друга, поэтому среди них не может возникнуть устойчивых к болезни форм. Именно это стало причиной почти полной гибели от панамской болезни самого популярного в первой половине XX века сорта бананов «Грос-Мишель».

В 1960-х годах культурные бананы были спасены благодаря введению в широкое употребление устойчивого к болезни сорта «Кавендиш». Этот триплоидный сорт бананов появился еще в XIX веке. Выдающийся английский политик Уильям Кавендиш, шестой герцог Девонширский, получил посадочный материал с острова Маврикий в 1834 году. Садовником Кавендиша был Джозеф Пакстон, знаменитый ботаник и архитектор (автор многих оранжерей и Хрустального дворца в Лондоне). Пакстон выращивал бананы в оранжереях поместья Чатсуорт-хаус и дал им латинское название Musa cavendishii. В наши дни «Кавендиш» считается группой сортов культурного банана Musa acuminata. Сейчас «Кавендиш» самая распространенная разновидность бананов в мире, его плантации дают более 40 % всего урожая. К этой разновидности относится много дочерних сортов Dwarf Cavendish, Grande Naine (известный под названием «Чикита»), Lacatan, Poyo, Valéry, Williams, Double, Extra Dwarf Cavendish, Pisang Masak Hijau, Giant Cavendish.

Фото: Queensland University of Technology

Но за прошедшие годы у патогенного грибка возникли штаммы, способные заражать и бананы сорта «Кавендиш». Сейчас биологи считают, что речь идет о родственном виде грибка – Fusarium wilt тропической расы 4 (TR4). В 1990-х годах он возник в Югл-Восточной Азии. Панамская болезнь проявилась вновь. В 2012 году она была отмечена на Ближнем Востоке, в 2013 – в Австралии и южном Китае. В этом году наличие грибка TR4 подтверждено на плантациях Вьетнама и Лаоса. Фунгициды оказались неэффективными против TR4. Лишь частичную защиту от переноса инфекции дает дезинфицирование сельскохозяйственного инвентаря. Авторы исследования этой болезни, опубликованного в 2015 в журнале PLOS Pathogens, пришли к выводу, что пока нет способов предотвратить распространение возбудителя и в Латинской Америке, а это может привести сорт «Кавендиш» к вымиранию.

В Квинслендском технологическом университете в городе Брисбен Джеймс Дейл (James Dale) и его коллеги выделили из дикой разновидности бананов RGA2, дающий устойчивость к грибковой инфекции, и ввели его в геном сорта «Кавендиш». Они создали шесть разных линий растений, наделенных таким геном. Отдельно они получили еще одну линию «Кавендиша» с геном Ced9, полученным от нематоды. Предшествующие исследования показывают, что данный ген обеспечивает защиту от многих фитопатогенных грибов.

В 2012 году исследователи высадили генетически модифицированные бананы, а также контрольные растения обычного сорта «Кавендиш» на ферме в сорока километрах к юго-востоку от Дарвина, где уже в 1990-х годах была отмечена панамская болезнь. В почву рядом с посадками были помещены материалы, зараженные TR4. После трехлетнего периода испытания погибли или серьезно заболели от 67 % до 100 % банановых посадок, в зависимости от генетической линии. Однако некоторые модифицированные растения чувствовали себя хорошо, на них ущерб составил не более 20 %. А две линии, одна с геном RGA2, а другая – с Ced9, оказались неуязвимыми для патогенного грибка. Все бананы этих линий благополучно зеленели и давали плоды. В отчете о своей работе, опубликованном недавно в Nature Communications, исследователи отдельно сообщают, что генетическая модификация не вызвала уменьшения соплодий бананов.

«Такая устойчивость просто выдающаяся и дает повод для оптимизма», – комментирует результаты испытаний фитопатолог Рэнди Плетц (Randy Ploetz) из Флоридского университета, который не принимал участие в работе. Однако у специалистов все равно сохраняются опасения. Фитопатолог Агустин Молина (Agustin Molina) из Bioversity International говорит, что нынешние рынки не готовы принять трансгенные бананы. Как производители, так и потребители относятся к ним с опасением, хотя угроза грибковой болезни куда более актуальна.

Молина считает более реальным другой план. Многие мелкие фермеры выращивают, преимущественно для местного потребления, не «Кавендиш», а другие сорта бананов. Они могут переносить заражение TR4 с существенно меньшим ущербом или вовсе устойчивы к нему. На Филиппинах, где болезнь отмечена еще с 2000 года, сейчас перешли на выращивание устойчивых к ней разновидностей сорта «Кавендиш», хотя потребительские свойства плодов у них несколько ниже, чем у “классического” «Кавендиша», а сроки созревания – больше.

Тем временем в Австралии Дейл и его коллеги готовятся к новому испытанию своих трансгенных бананов. В будущем они рассчитывают, что их бананы получат разрешения регулирующих органов разных стран и попадут на рынок. Дейл считает этот путь наиболее вероятным способом спасти сорт «Кавендиш».

Обсудите с коллегами

17.08

Разум. Что значит быть человеком

16.08

Жизнь возле красных карликов можно искать благодаря биофлуоресценции

16.08

ДНК и ее человек: Краткая история ДНК-идентификации

16.08

У кометы Чурюмова — Герасименко обнаружился маленький спутник

16.08

Более четырёх миллиардов лет назад в Юпитер врезалась массивная протопланета

16.08

Шванновские клетки участвуют в ощущении боли

Кранах и голуби