香蕉再次面临灭绝危机,这一次,基因编辑能拯救香蕉吗?

来源:生物世界 | 2022-04-25 20:02:31 |

香蕉是全世界最受欢迎的水果之一,然而,实际上香蕉已经危在旦夕,我们随时都可能再也吃不到香蕉了。而这一危机的源头就是真菌感染,1950年,一种名为“巴拿马病”的真菌感染的香蕉传染病暴发,直接导致了当时最广泛种植的香蕉品种大麦克香蕉(GrosMichel)彻底绝种。此后,科学家们培育出了对巴拿马病有抵抗能力的新品种卡文迪什香蕉(Cavendish),现在,卡文迪什香蕉占全世界香蕉总销量的99%。大麦克香蕉(左,已灭绝),卡文迪什香蕉(右)香蕉面临灭绝风险然而,感染香蕉的致病真菌也一直在进化,近年来,巴拿马病的一个变种黄叶病热带第4型(TR4)出现了,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,杀菌剂对它们无效,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。因此,一旦感染,唯一的遏制传播的方法就是销毁种植园所有植物,并关闭整个种植园数十年。由于卡文迪什香蕉的广泛种植,黄叶病热带第4型(TR4)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三倍体,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(TR4)的抗病性。因此,想要从真菌手里拯救香蕉,或许只有一种办法,那就是修改它的基因组,赋予其对黄叶病热带第4型(TR4)的抗病性。为什么我们不能失去香蕉?香蕉是全世界最受欢迎的水果之一,全世界的人们每年会吃掉1000亿个以上的香蕉。整个香蕉产业是一个数百万人赖以生存的价值高达250亿美元的大产业。还有超过400万人以香蕉为主食。因此,香蕉不仅是一种水果,也是很多人赖以生存的基础,这也是我们不能失去香蕉的重要原因。用基因编辑拯救香蕉传统的植物育种是一个艰苦、繁琐,且耗时的过程,往往需要几十年的时间才能成功。而且,种植香蕉不产生种子,这导致了香蕉的改良育种更加困难。基因编辑技术的出现,给育种打开了新天地,发现香蕉易感黄叶病热带第4型(TR4)的DNA序列,或找到抵抗感染的基因,就能够进行针对性基因编辑,删除或插入特定DNA序列,产生抗感染香蕉。而且,整个过程要比传统育种快得多。基因编辑育种公司 Elo Life Systems宣布与世界三大香蕉供应商之一的Dole 公司合作,通过基因编辑技术开发抗黄叶病热带第4型(TR4)香蕉,从而拯救岌岌可危的香蕉种植行业。Elo Life 实验室中的香蕉幼苗Elo LifeSystems计划从几个方面来解决目前的香蕉危机,通过对卡文迪什香蕉的亲属的研究寻找抗感染基因,对卡文迪什香蕉的研究寻找易感基因,然后使用该公司特有的基因编辑工具归巢核酸内切酶(Meganuclease)来精确删除或插入特定DNA片段,来开发抗黄叶病热带第4型(TR4)的卡文迪什香蕉。