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“香蕉艾滋病”基因编辑成避免香蕉灭绝的希望

书评人:徐政龙 2019-10-01 07:28 赞[0] 收藏

 

“香蕉艾滋病”基因编辑成避免香蕉灭绝的希望

2019-09-30 16:57

作者:BioWorld

标签:香蕉

来源:基因农业网

 

 

南美洲是香蕉生产和出口大国,南美的厄瓜多尔是世界上最大的香蕉出口国,哥伦比亚、哥斯达黎加和危地马拉也是香蕉的大生产国。

香蕉种植园最怕的就是真菌感染,1950年,一种叫做巴拿马病的香蕉传染病爆发,直接导致当时在南美洲广泛种植的香蕉品种大麦克香蕉(Gros Michel)彻底绝种。

此后,科学家培育出对巴拿马病有抵抗能力的新品种卡文迪什香蕉(Cavendish),取代大麦克香蕉,成为目前最广泛种植的香蕉品种,现在,卡文迪什香蕉占全世界香蕉总销量的99%

香蕉危在旦夕

然而,感染香蕉的真菌也一直在进化,巴拿马病的一个变种黄叶病热带第4型,出现了。黄叶病热带第4型,是由真菌感染导致,一旦感染香蕉,就会导致水分及养料无法输送,使香蕉树中心部分萎缩发黑,2-3年内更可令香蕉园内所有香蕉彻底枯萎。

可怕的是,这种真菌的孢子能潜伏在泥土中30年以上,因此一旦感染过的土地,就不能再种植香蕉,而且这种真菌能通过水滴及依附在机器或鞋子上的少量泥土传播。这种可怕的香蕉传染病被形象的称呼为香蕉艾滋病,这种香蕉艾滋病之前已在亚洲广泛传播。

“香蕉艾滋病”蔓延,CRISPR基因编辑成为避免香蕉灭绝的唯一希望

然而,就在上个月,哥伦比亚政府证实,黄叶病热带第4型已经传播到了哥伦比亚的四个香蕉种植园。

遏制黄叶病热带第4型传播的唯一方法就是销毁种植园所有植物,并关闭整个种植园数十年。因为这种真菌的孢子可以在土壤中存活30年以上,杀菌剂对它们根本无效。

由于卡文迪什香蕉的广泛种植,黄叶病热带第4型一旦大规模传播,将很可能彻底摧毁整个香蕉种植业。因此设计并培育能够抵抗这种病害的新一代香蕉,变得非常紧迫。

由于卡文迪什香蕉是无性繁殖的,没有种子,只能通过克隆进行繁殖,因此无法通过传统育种方法赋予它对黄叶病热带第4型的抗病性。

佛罗里达大学植物病理学家兰迪·普洛茨(Randy Ploetz)认为,想从这种真菌手里挽救卡文迪什香蕉,或许只有一种办法,那就是修改它的基因组。

澳大利亚的一个研究团队已经开始这项研究,他们使用CRISPR基因编辑技术,将野生香蕉中的一个基因加入到卡文迪什香蕉基因组中,来增强卡文迪什香蕉对真菌的抵抗力。目前他们已经开始在田间测试这种改良香蕉。

澳大利亚昆士兰科技大学的生物技术专家 James Dale 说,从今年7月开始,越来越多的人咨询他转基因香蕉的问题,因为黄叶病热带第4型已经传播到了哥伦比亚,哥伦比亚宣布进入国家紧急状态,人们对转基因香蕉的兴趣越来越浓厚。

一个有吸引力的选择

其实,这这不是商业种植香蕉品种第一次面临灭绝。1950年,一种叫做巴拿马病的香蕉传染病爆发,直接导致当时在南美洲广泛种植的香蕉品种大麦克香蕉(Gros Michel)彻底绝种。

好在卡文迪什香蕉被培育出来,它能够抵抗巴拿马病,而且韧性足以承受出口过程中的搬运,并且具有被广泛接受和认可的味道,很快,卡文迪什香蕉取代了大麦克香蕉,称霸出口香蕉市场。

然而,这一次面临的麻烦更大,因为目前没有天然存在的香蕉同时具有卡文迪什香蕉的品质和对黄叶病热带第4型的抵抗力导致黄叶病热带第4型的真菌如此强大,真菌的孢子可以在土壤中存活30年以上,杀菌剂对它们根本无效。研究人员认为,卡文迪什香蕉可能在未来几十年内逐渐灭绝,除非能够对其进行修饰以抵抗这种真菌。

澳大利亚昆士兰科技大学的生物技术专家 James Dale 的团队,一直致力于通过从野生香蕉中选取抗病基因,对卡文迪什香蕉进行基因改造,该基因赋予了对黄叶病热带第4型抗性。 

2017年他们通过一次小型试验取得了令人鼓舞的结果后,然后研究团队开始了一项较大规模的研究。他们在澳大利亚北部的半公顷的土地上种植了转基因的卡文迪什香蕉。 结果表明,这种转基因香蕉的状况很好,对真菌的抵抗能力很好。

“香蕉艾滋病”蔓延,CRISPR基因编辑成为避免香蕉灭绝的唯一希望。他计划在2021年研究结束后,向澳大利亚监管机构申请批准销售转基因卡文迪什香蕉。但是,无法预测监管机构是否会批准或需要多长时间才能获得批准。

即使这种转基因香蕉获得批准生产,能不能卖得出去也可能是一个问题。转基因作物长期以来一直在世界范围内受到公众的抵制,尤其是在欧洲。他们的研究团队拥有这种出色的香蕉,对黄叶病热带第4型拥有良好的抵抗能力,但是消费者是否会购买完全是另一个问题。

CRISPR去改造香蕉

James Dale 的团队正在使用CRISPR基因编辑技术来改造卡文迪什香蕉的的基因组,以增强其对黄叶病热带第4型的抵抗力。

具体来说,他们尝试打开卡文迪什香蕉的一个休眠基因,该基因赋予香蕉对黄叶病热带第4型。 这种方法不需要引入外源基因,因此可能更容易通过监管部门的批准。但是这项工作仍处于初期阶段,要等到几年才能进入试验阶段。

“香蕉艾滋病”蔓延,CRISPR基因编辑成为避免香蕉灭绝的唯一希望。一家英国的生物技术初创公司Tropic Biosciences,正试图使用CRISPR基因编辑技术来增强卡文迪许香蕉的免疫系统。 所有植物都产生控制其自身某些基因活性的小链RNA。最近的研究表明,这些RNA链中的某些有时可以抑制病原体中的基因,使入侵者瘫痪。这家生物技术公司正在使用CRISPR编辑卡文迪什香蕉中的RNA链,从而使黄叶病热带第4型中的基因沉默。

能否被接受是个问题

但目前尚不清楚世界各地的监管机构将如何迎接基因编辑香蕉。

2016年,美国农业部决定不对使用CRISPR基因编辑蘑菇进行监管,这表明美国可能会以类似方式处理CRISPR基因编辑香蕉。 哥伦比亚、智利、巴西、日本和以色列政府已经发布了官方声明,表明他们也可能对CRISPR基因编辑农作物宽容。 但是,欧盟已经表示,将像对其他转基因食品一样严格评估基因编辑作物。

瑞典农业科学大学植物遗传学家 Rodomiro Ortiz,支持研究人员正在进行的针对卡文迪什香蕉的基因编辑,但他告诫不要只专注于对卡文迪什香蕉的改良。 除了卡文迪什香蕉以外,地球上还有一千多种其他类型的香蕉。虽然它们有的不及卡文迪什香蕉的产量,有的无法运输,有的味道不好。但是,它们是一个巨大的香蕉宝库,商业香蕉公司可以尝试改良这些品种来建立替代品种,这样也能让人们吃到多种多样的香蕉。

 

来源:BioWorld

 

原文网址

http://www.agrogene.cn/info-5723.shtml

香蕉优质高产栽培(修订版)

作者:黄秉智 编著

出版社:金盾出版社

出版时间:2001-03-01

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