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蕉生尽是坎坷路

来源:    发布日期:2018-07-17 11:44:37   阅读量:0

编辑/刘昭  校对/肖园 供图/视觉中国

香蕉是很多人最喜爱的水果之一,它味道甜美、颜色讨喜、价格低廉、产量高、便于贮存运输,广受消费者和种植者青睐。目前香蕉的栽培地遍布亚洲、美洲、非洲及大洋洲赤道沿线,是世界产量排名第二(第一为西瓜)的水果,全球每年总产量可达1亿吨以上。也就是说,全球平均每人每年消耗约30斤香蕉。

随处可见的种植园和低廉的价格使香蕉看起来非常普通。但很少有人知道,香蕉是人类农作物驯化史上培育历程最艰难的水果之一。

历史上,香蕉曾遭遇过数次种族灭绝危机,在数代人艰难的培育和持续不断的品种改良下才达到现今的种植规模。可以说,香蕉的前世今生是“活着就已经要竭尽全力”这句话恰如其分的写照。

▲可育的野生香蕉有着大量的种子

最早的香蕉很“牙碜”

野生香蕉的历史非常悠久,但它们的存在在很长的一段时间里都未引起先民的注意。因为野生香蕉的果实内含大量种子,这些香蕉无论味道如何,光是硌牙的感觉就能让人望而生畏。

那么,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上的巴布亚新几内亚岛。该岛有着得天独厚的土壤条件和气候水分环境,特别适合芭蕉属植物生长,岛上的野蕉树都异常高大,果实足以令当地土著作为主食。

我国也有野生香蕉种植的历史,野生香蕉和野生芭蕉在古代都被统称为“芭蕉”,是重要的文化元素。

“流光容易把人抛,红了樱桃,绿了芭蕉”(出自蒋捷《一剪梅》),香蕉作为古人笔下重要的文化符号,最早可追溯到南宋之前。但随后的数千年,我国的芭蕉栽培始终停留在诗词歌赋及园林造景的阶段,并未向食用性方面开拓。

因此,以上两种香蕉虽然起源较早,但都不是我们现在食用和栽种的香蕉。约14世纪,随着伊斯兰教传入印尼,包括印尼在内的东亚地区成为现代栽培香蕉的发源地。

可食用的香蕉品种建立后,随着伊斯兰教的迁徙和贸易洪潮一路向西推进,先后在非洲大陆、马达加斯加落地开花,其后又在葡萄牙人的殖民洪流中被带到南美洲和加勒比海区。兜兜转转之后,香蕉栽培又经南亚传播到东南亚和澳洲,最终进入我国的云南一带安家落户。

在漫长的传播途中,随着世界各地气候条件的不同和长期的人工选育,最初的两种野生芭蕉品种之间互相杂交、变异,形成了数个香蕉品种。这些不同的香蕉品种,在公元前8000年前都可以追溯到两个原始的野生芭蕉属品种:小果野蕉(Musa acuminata)及野蕉(Musa balbisiana)。小果野蕉味甜但多籽;野蕉软糯但酸涩——以至于这两个野生香蕉虽然早在汉代就有分布于我国云南等地的记载,却罕有人将其当作一种食物享用。

▲野蕉(Musa balbisiana)

▲野生小果野蕉 (Musa acuminata)

无性繁殖,相同基因

人们很早就在农作物育种时发现一个不得了的现象:许多植物在遭受到不明环境物质刺激(如低温、射线和化学药剂等)时会发生染色体加倍现象,即细胞内原有的全部遗传物质(统称基因组)都多了一倍甚至两倍。对这些植物而言,由于控制生长、营养及糖分合成的基因多了一倍以上,植株的茎秆往往更加粗壮,叶片、果实和种子更加巨大,糖类和蛋白质等营养物质含量都显著增多。

目前,我们在市场上见过的香蕉(一般为华蕉,Musa cavendishii)和粉蕉(Musa ngu,又名小米蕉、西贡蕉)都是人们将小果野蕉及野蕉进行反复杂交导致染色体加倍后的三倍体香蕉。而三倍体属于高度不育品种,不能正常减数分裂,失去了生育能力的香蕉想要延续后代就只能依靠人类的力量,进行无性繁殖。

香蕉的无性繁殖一般是从最优母株上分出插条,然后埋进土里,就能长出植株。又或是用尚未开花的植株作材料,切块培育、成批栽植,这种方法不但成活率高,而且结果整齐,适合大量育苗。但不论哪一种方法,都等同于克隆了母株,每一条香蕉都将拥有同一套基因。每一根都和其他香蕉长得一样,大小、味道、口感惊人的一致。

▲ 华蕉(左)与野 生香蕉(右)

香蕉“明星”的灭顶之灾

也许很多人会觉得奇怪,目前市面上西瓜、苹果、橘子的品种琳琅满目,但我们能买到的香蕉却只有一种(华蕉)。这里面既有种植业的发展缘故,也和一种叫做香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,FOC)的有害病菌息息相关。

虽然世界上的香蕉品种超过1000种,但是对大部分人而言,他们生活在非香蕉产地,能享用的香蕉完全依赖于进口。而目前占世界香蕉进出口99%以上的香蕉,其实都是华蕉,这是香蕉产业的一个“特点”。这个品种口味较好,耐得起运输,是当今大多数香蕉种植者的不二选择,也是绝大多数香蕉消费者的唯一选择。

而香蕉枯萎病菌属于土壤真菌,其侵染香蕉导致的疾病俗称为香蕉巴拿马病,在历史上曾数次导致香蕉大规模死亡。

在20世纪中期,香蕉种植产业的“明星”并不是华蕉,而是一种叫做大麦克(Gros Michel)的香蕉品种。现在许多“香蕉牛奶”饮料的味道,即是根据大麦克香蕉的风味由人工香精调味而成的。

▲大麦克香蕉

早在19世纪初,大麦克香蕉的种植就已经遍布美洲、非洲以及欧洲,并一度向世界各地广泛出口。据资料记载,大麦克的果型要比华蕉大不少,这意味着在果实数量相同的情况下,产量更大。而且,大麦克口味非常出色。此外,大麦克的果皮也比华蕉的结实不少,据说人们运输大麦克香蕉时,可以直接把它们扔进船舱而不用担心摔坏。对于非常依赖运输的香蕉产业来说,如此经得起折腾的香蕉堪称梦幻。处处不如大麦克的华蕉,那时只能无奈地待在英国贵族的私人温室内,充当观赏植物。

但自1927年起的30年,香蕉枯萎病菌1号种陆续在部分地区传播,由于当时人们对病菌的传播途径及防御没有足够的认知和防治经验,大麦克香蕉陆续在美洲、非洲绝迹,导致无数农场主破产,美国人民一度没有香蕉可吃。

劫后余生,替补上位

在大麦克基本被“团灭”后,育种学家不得不加快寻找可代替的香蕉品种,我们今天吃的华蕉以及粉蕉便是当时作为“替补”上场的候选香蕉品种。之所以将华蕉称之为替补,是因为当时人们发现华蕉对肆虐全球的1号种有足够的抗性,可以在被病菌孢子污染后的种植园继续种植。

尽管华蕉在口味上差了一些,但它最终还是取代了大麦克,成为了香蕉种植园主要的种植品种。在那之后,整个香蕉产业发生了巨大的转变,直到今天,华蕉仍然占据了47%的香蕉种植比例,以及99%用于出口其他国家的市场份额。

熟悉进化论的人一定知道,在自然选择中,只有有性繁殖才能产生随机变异,环境压力(如疾病侵害)会使有益的突变(如获得抗病性)选择下来。但在无性繁殖中,后代的遗传物质几乎不会随繁殖代数的增加发生变异。

大麦克香蕉的衰败已经让我们意识到单一栽培的危险,这种为了产量最大化的生产模式意味着我们随时要付出沉重代价。可是华蕉并没有因此摆脱单一栽培的模式,超市里的每一根香蕉依然是旁边那一根的克隆。因此一旦有新型病菌开始侵染华蕉,那么很可能会和大麦克一样全军覆没。

▲香蕉的生长周期

香蕉真的要绝种吗?

2017年底,互联网上疯传的“香蕉要绝种”的说法即是由此而来。因为作为大麦克最佳替补的华蕉最近终于遇到了“死对头”:香蕉枯萎病菌4号种(TR4)。可怕的是,TR4几乎可以侵染目前95%的商业化品种,而唯一对其有一定抗性的羯尾蕉属其实是尴尬的观赏性品种。

所以,香蕉真的要绝种了吗?

答案也许没那么悲观,现代农业发展突飞猛进,虽然距大麦克的战败仅仅有半个世纪,但如今许多新型的栽种方法和新型农药已经成熟,如用组培法繁殖无菌香蕉苗、在种植园之间设立隔离带、与甘蔗轮种以及定期检验等,这些方法作为抵抗TR4侵蚀的利器,在大田取得了显著成效。

另一个代替方案是在北方通过大棚养殖技术种植香蕉。目前我国已经在四川、东北、新疆等多个地方开展了大棚香蕉种植,由于大棚的封闭性,TR4病菌基本得到了彻底抑制。

第三个办法是,重新利用杂交育种的方法培育新的香蕉品种。为了避免重蹈覆辙,科研人员已经着力于提高种植香蕉的遗传多样性。目前野外记录了超过千种香蕉,虽然这其中的大多数都没有农业价值,但它们能够提供丰富的基因选择,现代科学能够让我们有选择地挑选出我们需要的品种进行杂交(尽管杂交是最繁杂的方法)。比如如今有的香蕉园主已经在用一种生长于中国南部的红色香蕉取代华蕉。

科学家还可以从它们之中找到抗性基因以及其他人类需要的特点,将这些基因用于基因工程和无性繁殖。如在澳大利亚昆士兰理工大学的生物技术专家James Dale和同事们发现了一种可以不受TR4侵染的野生香蕉。由于目前的香蕉均为不育品种,无法进行杂交育种,因此研究人员将从野生香蕉品种中克隆得到的RGA2抗性基因转入华蕉,并获得了6个以上不同程度的抗病品系。

此外,James Dale等人还将一种已知的广谱抗病基因Ced4同时转入华蕉。2012年,Dale团队在达尔文市郊的农田中开展了长达3年的大田实验,结果证明这两种新型“超级香蕉”均在产量不变的基础上,对TR4增加了显著抗性。研究人员在2017年的 《自然-通讯》杂志上发表了这一出色成果。

至此,香蕉的品种繁育及种植技艺已经随着人类科学的进步达到了前所未有的高度。尽管香蕉曾经有着命运多舛的过去,但在无数育种学家及科研人员的帮助下,如今香蕉品种规模和抗病性已达到空前绝后的水平。可以预计,在未来香蕉一定更加可口,价格更加低廉。■

(本文综合自“中国科普博览”微信公众号、“环球科学”微信公众号、SME科技故事、中国新闻网、科学松鼠会等)