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野蕉 你吃的香蕉,是人类史上培育最艰难的水果之一

边肖听说过很多关于香蕉的“人工设计”。有人说香蕉是快乐食品,有人说吃香蕉可以缓解便秘,还有懒癌患者说香蕉是最好操作的水果之一。的确,不用洗手,不用吐核,剥了皮就能吃肉。

但你可能不知道“人定”满香蕉,还有“人类历史上最难培育的水果之一”的标签。

香蕉前世:

人类历史上最难培育的果实之一

《银魂》空的作者智英秋写过一句在网上很流行的台词:“我们普通人只要活着就要尽力。”

这一次,我们将用这句话来形容一种同样常见的水果——香蕉。

香蕉(图片来自pixabay.com)

香蕉是许多人最喜欢的水果。它口感香甜、色泽宜人、价格低廉、产量高、储运方便,深受消费者和种植者的青睐。目前香蕉沿赤道种植于亚洲、美洲、非洲、大洋洲各地,产量居世界第二(西瓜第一),全球年产量可达一亿吨以上。换句话说,世界上平均每人每年消费30公斤左右的香蕉。

目前,世界香蕉主产区在北纬30度至南纬30度之间,亚洲主要包括印度、印度尼西亚、马来西亚和菲律宾;美洲的洪都拉斯、巴拿马、巴西和哥斯达黎加;卢旺达、布隆迪等非洲国家和大洋洲的澳大利亚

随处可见的种植园和低廉的价格使得香蕉看起来非常普遍。但是很少有人知道香蕉是人类作物驯化史上最难的水果之一。

历史上香蕉曾数次遭遇种族灭绝危机,经过几代人的艰苦栽培和不断的品种改良才达到现在的种植规模。可以说,香蕉的前世是“活着就要尽力”这句话的恰当写照。

谁是第一个吃香蕉的人?目前认为香蕉的发源地位于太平洋的巴布亚新几内亚。该岛具有独特的土壤条件、气候和水环境,特别适合香蕉植物的生长。岛上的野生香蕉树极其高大,果实足以让当地土著人作为主食。

目前,巴布亚新几内亚的居民和土著仍然保留着种植香蕉树的传统。岛上的香蕉树可高达20米,出产的香蕉可长达30厘米,每根重4磅以上。这可能是广义上人工栽培香蕉的最早记录。

巴布亚新几内亚的巨型香蕉树和成熟香蕉。巨型香蕉含有大量的种子(C),当地人通过种植和切割来繁殖香蕉。这种巨型香蕉是当地野生香蕉在自然过程中变异后,由当地人选择并保存的栽培品种(图片来自9gag.com)

中国也有种植野生香蕉的历史。野生香蕉和野生大蕉在古代统称为“香蕉”,是重要的文化元素。

“流光容易把人扔掉,樱桃是红色的,香蕉是绿色的”(出自蒋捷的《一截李子》)。香蕉作为古人书写的重要文化符号,最早可以追溯到南宋以前。但在随后的几千年里,中国的香蕉种植一直停留在诗歌、歌曲、景观设计阶段,没有发展成可食用。

所以以上两种香蕉虽然起源比较早,但并不是我们现在吃的种的香蕉。14世纪,随着伊斯兰教传入印度尼西亚,包括印度尼西亚在内的东亚成为现代香蕉种植的发源地。

食用香蕉品种建立后,随着伊斯兰教的迁徙和贸易,洪超一路向西推进,在非洲大陆和马达加斯加开花,然后在葡萄牙人的殖民洪流下被带到南美洲和加勒比海地区。经过各地,香蕉种植经由南亚传到东南亚和澳大利亚,最后定居中国云南。

公元前几千年,巴布亚新几内亚和中国都有香蕉种植记录。而目前世界上广泛种植的香蕉(如香蕉),是起源于东亚的人工栽培品种。因此,虽然我国野生香蕉资源丰富,但目前种植的香蕉都是进口产品。

在长期的传播过程中,随着世界各地气候条件的不同和长期的人工育种,最初的两个野生香蕉品种相互杂交变异,形成了几个香蕉品种。这些不同的香蕉品种可以追溯到公元前8000年以前的两个原始野生香蕉品种:芭蕉和芭蕉。小果香蕉甜但多籽;野生香蕉软糯,但酸酸的——以至于这两种野生香蕉虽然早在汉代就分布在云南等地,但很少有人作为一种食物来享用。

野生小果香蕉(来源:Visualhunt.com)

野生香蕉(来源:维基百科穆萨·巴尔比西亚纳条目)

香蕉育种——染色体加倍和加倍

长期以来,人们在作物育种中发现了一个显著的现象:当许多植物受到未知环境物质(如低温、辐射和化学物质等)的刺激时。),就会发生染色体加倍,即细胞内所有原始遗传物质(统称为基因组)都加倍甚至加倍。对于这些植物来说,由于控制生长、营养和糖合成的基因增加了一倍多,植物的茎往往更粗,叶、果实和种子更大,糖和蛋白质等营养物质的含量显著增加。

一般来说,果实较小的香蕉所含的基因组统称为A组染色体,野生香蕉则称为B组染色体。目前主要香蕉品种的基因状况和形态特征。其中中国人主要吃香蕉和香蕉品种,都是人工挑选的香蕉品种,但在分类学上是两个物种。(图片来源见参考资料,有改动)

目前我们在市场上看到的香蕉(一般是Musa cavendishii)和Musa ngu(又名美人蕉和西贡香蕉)都是人反复将小果香蕉和野生香蕉杂交后的三倍体香蕉,导致染色体加倍。

上文中张切的香蕉明显是可食用的香蕉,根本没有“野的”。由于三倍体是高度不育的品种,种植方法只能是扦插繁殖,每株都是果农在母株上剪下的侧芽(现代农业是用组织培养繁殖幼苗),扦插生根后硬栽,从扦插到幼苗生长一年多就能产香蕉。

香蕉的世代历史

香蕉的灾难和他们的余生

很多人可能会觉得奇怪,市场上西瓜、苹果、橘子的品种那么多,而我们能买到的香蕉只有一个(中国香蕉)。所有这些都归咎于一种叫做香蕉枯萎病菌的有害病原体(FOC)。

香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f . sp . cubes ense)属于土壤真菌,其侵染香蕉引起的病害俗称香蕉巴拿马病,历史上曾数次造成香蕉大规模死亡。

显微镜下,香蕉枯萎病的病原是一种奇怪的香蕉形状(A),会导致大型香蕉树死亡。病原体可以随风传播到邻近的香蕉林,并继续感染其他香蕉树(B)。感染该病的香蕉树由内而外发生褐腐病,迅速枯萎(C-E),往往导致香蕉林大规模减产死亡(图片来源见参考文献,有变化)

在20世纪中期,一种名为格罗·米歇尔的香蕉品种曾经在香蕉种植行业很受欢迎。现在很多“香蕉奶”饮料都是根据巨无霸香蕉的风味,用人工香精调味。

事实上,早在19世纪初,巨无霸香蕉就在美洲、非洲和欧洲各地种植,并一度广泛出口到世界各地。然而,自1927年以来的30年间,香蕉1号尖孢镰刀菌相继在一些地区蔓延。当时,由于人们对病原体的传播途径和防御缺乏足够的知识和预防经验,大麦克的香蕉在美国和非洲相继消失,导致无数农民破产,美国人民一度没有香蕉可吃。

大麦克被歼灭后,育种者不得不加快寻找替代香蕉品种的速度。我们今天吃的中国香蕉和粉香蕉,就是当时作为“替代品”发挥作用的候选香蕉品种。之所以称华娇为替代品,是因为发现华娇对蹂躏世界的头号物种有足够的抵抗力,可以在被病菌孢子污染的种植园上继续种植。

熟悉进化论的宝宝一定知道,在自然选择中,只有有性生殖才能产生随机突变,环境压力(如疾病入侵)会使有益突变(如获得抗病能力)被选中。而在无性繁殖中,后代的遗传物质几乎不随繁殖世代的增加而变化。因为中国香蕉主要是扦插繁殖,所以世界上种植的所有中国香蕉都是同一种植物的无性后代。所以一旦有新的病原体开始感染中国香蕉,很可能会像大麦克一样全军覆没。

香蕉枯萎病4个生理小种(1-4号)对香蕉的侵染

香蕉真的会灭绝吗?

2017年底,网上疯传的香蕉要灭绝的说法就是从这里开始的。作为最好的替代品,华娇终于遇到了它的“死敌”:香蕉枯萎病菌4号(TR4)。可怕的是,TR4目前几乎可以感染95%的商品品种,唯一对TR4有一定抗性的香蕉实际上是一个尴尬的观赏品种。

那么,香蕉真的会灭绝吗?

答案可能没那么悲观,现代农业正在跨越式发展。虽然距离大麦克战败只有半个世纪,但许多新的种植方法和新的农药已经成熟,如组织培养培育无菌香蕉苗、在种植园之间设置隔离带、与甘蔗交替种植、定期检验等。这些方法作为抵抗TR4侵蚀的利器,在野外取得了显著的效果。

另一种选择是通过温室栽培技术在北方种植香蕉。目前,我国四川、东北、新疆等地已经开展了大棚香蕉种植技术。由于温室的封闭性,TR4病原体已基本被完全抑制。

温室中的香蕉叶(来源:Visualhunt.com)

第三种方式是重复利用杂交育种的方法培育香蕉新品种。如洪都拉斯农业研究基金会FHIA培育的“FHIA01-04”系列、我国ITC引进的香蕉品系GCTCV-119(抗库5号香蕉)、热带农业科学院南亚热带作物研究所谢江辉博培育的“8818-1”抗TR4香蕉品种等。这些新品种的香蕉具有更好的抗病适应性和更高的产量。目前已在我国部分地区商业化种植。

第四种方法是对香蕉原品种进行高产转基因。例如,澳大利亚昆士兰科技大学的生物技术专家詹姆斯·戴尔(James Dale)和他的同事发现了一种不会被TR4感染的野生香蕉。香蕉目前是不育品种,不能用于杂交育种。因此,研究人员将从野生香蕉品种克隆的RGA2抗性基因转入中国香蕉,获得了6个以上不同程度的抗性菌株。

此外,詹姆斯·戴尔(James Dale)等人还同时将一个已知的广谱抗病基因Ced4转入中国香蕉。2012年,戴尔团队在达尔文郊区农田进行了为期3年的田间试验。结果表明,两种新型“超级香蕉”在产量不变的基础上,对TR4的抗性显著提高。研究人员在2017年的《自然-交流》杂志上发表了这一杰出成就。

詹姆斯·戴尔的转基因香蕉田间试验。a和b是香蕉的原始物种(标记为野生型),而RGA2-3和Ced9-21是转基因后代。结果表明,这两个转基因品系对TR4具有显著的抗性。(图片来自参考文献。6)

迄今为止,随着人类科学的进步,香蕉育种和种植技术达到了前所未有的高度。虽然香蕉曾经有过宿命的过去,但是在无数育种家和研究者的帮助下,香蕉品种的规模和抗病性已经达到了空前后的水平。可以预见,香蕉将来会更好吃,更便宜。

连香蕉都这么辛苦的活着,爱吃香蕉的宝宝要继续加油!

香蕉插图(来源:Freepik.com)

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