物种日历 11-12
香蕉可能要灭绝了,为什么蕉农们都开始玩手机?
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对于香蕉这种颜能打、味道好、对懒人友好的水果,大多数人应该都不会拒绝。据统计,香蕉是世界上消耗量最大的水果之一,2018 年全世界范围出口总量就超过 2300 万吨。然而,或许你还不知道,这种水果已经经历过一次 " 灭顶之灾 ",并且正在或即将经历第二次严峻考验。

大麦克的 " 灭顶之灾 "

我们现在吃的香蕉,最早的祖先可追溯到东南亚一个叫小果野芭蕉(  Musa acuminata  )的野生种,它的果实中有很多又大又硬的种子,并不能吃。但是随着人类对香蕉的不断驯化和选育,它终于变成了果肉饱满、无籽好吃的样子。

随后,世界上便开始大规模种植香蕉,让它走上了商业化的道路。曾经,种植面积最广的品种是大麦克香蕉(Gros Michel banana),传说中它的味道更为浓郁香甜,皮厚耐储存的优点让它可以走出原产地,受到全世界人民的喜爱。

好吃的香蕉。图片:Pixabay

但是,就在 20 世纪初,一种可怕的香蕉黄叶病让大麦克的处境危在旦夕,成片的香蕉树枯萎死亡。导致这种疾病的病原体是尖孢镰刀菌热带 1 型(TR1)。

由于现有商业化种植的香蕉是三倍体,无法产生可以繁育后代的种子,所有香蕉的种植均来自无性繁殖。但从进化生物学角度来看,只有具备足够的遗传多样性,才能够保证物种的健康和延续。20 世纪中期,在大麦克香蕉经历了黄叶病的洗劫过后,世界上绝大多数香蕉种植园都中了招。

还好我们找到了一个对尖孢镰刀菌 TR1 具有抵抗性的品种——华蕉(Cavendish banana),也得以让香蕉在今天还能出现在我们的餐桌上。

各个品种的香蕉,最右为华蕉。图片:TimothyPilgrim / wikimedia

枯萎病卷土重来

20 世纪 90 年代,东南亚地区发现了尖孢镰刀菌 TR1 的变体——尖孢镰刀菌热带 4 型(TR4)。由于华蕉对这种类型的真菌没有抵抗力,且目前还没有任何有效的治疗方法,仅有的手段就是控制真菌的感染蔓延,人们十分担心 " 香蕉癌症 " 会卷土重来。

据联合国粮食和农业组织(FAO)的数据显示,目前由 TR4 造成的经济损失在印度尼西亚达 1.21 亿美元,台湾省 2.53 亿美元,马来西亚达 1400 万美元。为了遏制香蕉感染的进一步恶化,FAO 投入了 9800 万美元用于开展防治香蕉黄叶病和培育新的抗性植株的全球计划。

香蕉种植园。图片:Pixabay

但是,在如今人口和商业全球化的趋势下,这些措施只可能延缓这种香蕉疾病的蔓延,无法真正阻止香蕉受到危害。事实上在 2013 年,TR4 首次在约旦被发现。而 2019 年 8 月初,哥伦比亚首次检测到 TR4,表明这种对香蕉具有致死性的真菌传播到了香蕉主产区之一的拉丁美洲,哥伦比亚成为第一个受到波及的国家。为此,哥伦比亚农业研究所(ICA)宣布进入 " 国家紧急 " 状态。

小 APP 帮大忙

这种态势使得对各个香蕉种植园进行密切监测变得格外重要,尤其是那些小型种植园。

最近,来自哥伦比亚国际热带农业中心(CIAT)、印度 Imayam 农业和技术研究院(IIAT)及美国德州农工大学的科学家们设计了一款手机 APP,它可以对 5 种常见的香蕉疾病进行早期检测,让农民们可以及时地作出反应,阻止疾病的传播蔓延。这项成果最近发表在《植物方法》期刊上。来自 CIAT 的科学家迈克尔 · 戈麦斯 · 塞尔瓦拉(Michael Gomez Selvaraj)是文章作者之一,他称,如今这个 APP 检测的准确率已经达到 90%

用手机 APP 对香蕉疾病进行早期检测。图片:CIAT

这款名为 Tumaini(斯瓦西里语意为 " 希望 ")的 APP,利用了超过两万张感染了黄单胞菌、尖孢镰刀菌、黑斑病和黄斑病致病菌、香蕉束顶病毒和象鼻虫的香蕉植株的照片,建立了数据库。蕉农在使用时只需拍一张照片,与数据库中图片进行比对,就能判断香蕉是否具有染病风险。目前已经在哥伦比亚、刚果共和国、印度、贝宁、中国和乌干达进行了测试。在未来,这个 APP 将对安卓操作系统免费提供,包括了西班牙语、英语、法语、斯瓦西里语和泰米尔语的版本

APP 本身操作非常简单且视觉化程度极强,即使不识字的蕉农也同样可以使用。对于小型种植园的蕉农来讲,及时获取最新知识的途径和能力都非常有限,而对于科研人员来讲,走遍各个种植园收集疫情信息更是难上加难,这个 APP 的出现恰恰为蕉农和科研人员间架起了一座桥梁,让信息流通更加顺畅。

APP 的使用界面。图片:CIAT

来自生物技术公司 KeyGene 的香蕉专家加西亚 - 巴斯蒂达斯(Fernando Garc í a-Bastidas)提到,最初只在 6 个国家检测到了 TR4,如今已达 18 个国家,而事实上可能更多的国家有这种真菌。这些真菌可能粘在游客的鞋子上,在游览观光的途中进入香蕉园。

Tumaini 这款 APP 比人眼要厉害得多,尽管它无法区分特定品系的真菌,但认出尖孢镰刀菌是没问题的。它让监控疫情和早期诊断成为可能,一旦发现问题就会启动预警,让负责的相关机构可以更加快速地采取行动。

戈麦斯 · 塞尔瓦拉补充说,蕉农使用这款 APP 越频繁,它的准确性就会越好。因为 APP 接收到了更多的信息,受到的训练效果就会更好,检测的灵敏度和准确性都会提高。

香蕉的果实与花序。图片:Daniela Kloth

尽管这款软件是为了香蕉定制的,但只要建立相应的数据库,这个系统同样可以应用到其它作物上,比如木薯、豆类和棕榈,科学家们都对此报以很高的期望。在未来,研究者还希望它可以与卫星相连接,实现对农作物病虫害的卫星监测。

这款 AI 小帮手,无疑是香蕉种植者,甚至所有香蕉爱好者的福音。但是,香蕉本身缺乏遗传多样性的致命弱点依旧存在,也许现有的香蕉品种可以熬过 TR4 的感染,但说不准未来何时又会出现新型真菌,对香蕉产生冲击。我们只能期待科学家们培育出更好的品种、研发出有效可行的香蕉疾病监测系统,不让香蕉离开我们的生活。(编译:郭怿暄;编辑:悲催的铊宝宝;审稿:Yuki)

本文来自我是科学家 iScientist。

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