Going Bananas

Going Bananas

The world’s favourite fruit could disappear forever in 10 years’ time

The banana is among the world’s oldest crops. Agricultural scientists believe that the first edible banana was discovered around ten thousand years ago. It has been at an evolutionary standstill ever since it was first propagated in the jungles of South-East Asia at the end of the last ice age. Normally the wild banana, a giant jungle herb called Musa acuminata, contains a mass of hard seeds that make the fruit virtually inedible. But now and then, hunter- gatherers must have discovered rare mutant plants that produced seedless, edible fruits. Geneticists now know that the vast majority of these soft-fruited I plants resulted from genetic accidents that gave their cells three copies of each chromosome instead of the usual two. This imbalance prevents seeds and pollen from developing normally, rendering the mutant plants sterile. And that is why some scientists believe the world’s most popular fruit could be doomed. It lacks the genetic diversity to fight off pests and diseases that are invading the banana plantations of Central America and the smallholdings of Africa and Asia alike.

In some ways, the banana today resembles the potato before blight brought famine to Ireland a century and a half ago. But “it holds a lesson for other crops, too,” says Emile Frison, top banana at the International Network for the Improvement of Banana and Plantain in Montpellier, France. “The state of the banana,” Frison warns, “can teach a broader lesson: the increasing standardisation of food crops round the world is threatening their ability to adapt and survive.”

The first Stone Age plant breeders cultivated these sterile freaks by replanting cuttings from their stems. And the descendants of those original cuttings are the bananas we still eat today. Each is a virtual clone, almost devoid of genetic diversity. And that uniformity makes it ripe for disease like no other crop on Earth. Traditional varieties of sexually reproducing crops have always had a much broader genetic base, and the genes will recombine in new arrangements in each generation. This gives them much greater flexibility in evolving responses to disease – and far more genetic resources to draw on in the face of an attack. But that advantage is fading fast, as growers increasingly plant the same few, high-yielding varieties. Plant breeders work feverishly to maintain resistance in these standardised crops. Should these efforts falter, yields of even the most productive crop could swiftly crash. “When some pest or disease comes along, severe epidemics can occur,” says Geoff Hawtin, director of the Rome-based International Plant Genetic Resources Institute.

The banana is an excellent case in point. Until the 1950s, one variety, the Gros Michel, dominated the world’s commercial banana business. Found by French botanists in Asia in the 1820s, the Gros Michel was by all accounts a fine banana, richer and sweeter than today’s standard banana and without the latter’s bitter aftertaste when green. But it was vulnerable to a soil fungus that produced a wilt known as Panama disease. “Once the fungus gets into the soil, it remains there for many years. There is nothing farmers can do. Even chemical spraying won’t get rid of it,” says Rodomiro Ortiz, director of the International Institute for Tropical Agriculture in Ibadan, Nigeria. So plantation owners played a running game, abandoning infested fields and moving to “clean” land – until they ran out of clean land in the 1950s and had to abandon the Gros Michel. Its successor, and still the reigning commercial king, is the Cavendish banana, a 19th-century British discovery from southern China. The Cavendish is resistant to Panama disease and, as a result, it literally saved the international banana industry. During the 1960s, it replaced the Gros Michel on supermarket shelves. If you buy a banana today, it is almost certainly a Cavendish. But even so, it is a minority in the world’s banana crop.

Half a billion people in Asia and Africa depend on bananas. Bananas provide the largest source of calories and are eaten daily. Its name is synonymous with food. But the day of reckoning may be coming for the Cavendish and its indigenous kin. Another fungal disease, black Sigatoka, has become a global epidemic since its first appearance in Fiji in 1963. Left to itself, black Sigatoka – which causes brown wounds on leaves and premature fruit ripening – cuts fruit yields by 50 to 70 per cent and reduces the productive lifetime of banana plants from 30 years to as little as 2 or 3. Commercial growers keep black Sigatoka at bay by a massive chemical assault. Forty sprayings of fungicide a year is typical. But despite the fungicides, diseases such as black Sigatoka are getting more and more difficult to control. “As soon as you bring in a new fungicide, they develop resistance,” says Frison. “One thing we can be sure of is that black Sigatoka won’t lose in this battle.” Poor farmers, who cannot afford chemicals, have it even worse. They cap do little more than watch their plants die. “Most of the banana fields in Amazonia have already been destroyed by the disease,” says Luadir Gasparotto, Brazil’s leading banana pathologist with the government research agency EMBRAPA. Production is likely to fall by 70 per cent as the disease spreads, he predicts. The only option will be to find a new variety.

But how? Almost all edible varieties are susceptible to the diseases, so growers cannot simply change to a different banana. With most crops, such a threat would unleash an army of breeders, scouring the world for resistant relatives whose traits they can breed into commercial varieties. Not so with the banana. Because all edible varieties are sterile, bringing in new genetic traits to help cope with pests and diseases is nearly impossible. Nearly, but not totally. Very rarely, a sterile banana will experience a genetic accident that allows an almost normal seed to develop, giving breeders a tiny window for improvement. Breeders at the Honduran Foundation of Agricultural Research have tried to exploit this to create disease-resistant varieties. Further back-crossing with wild bananas yielded a new seedless banana resistant to both black Sigatoka and Panama disease.

Neither Western supermarket consumers nor peasant growers like the new hybrid. Some accuse it of tasting more like an apple than a banana. Not surprisingly, the majority of plant breeders have till now turned their backs on the banana and got to work on easier plants. And commercial banana companies are now washing their hands of the whole breeding effort, preferring to fund a search for new fungicides instead. “We supported a breeding programme for 40 years, but it wasn’t able to develop an alternative to the Cavendish. It was very expensive and we got nothing back,” says Ronald Romero, head of research at Chiquita, one of the Big Three companies that dominate the international banana trade.

Last year, a global consortium of scientists led by Frison announced plans to sequence the banana genome within five years. It would be the first edible fruit to be sequenced. Well, almost edible. The group will actually be sequencing inedible wild bananas from East Asia because many of these are resistant to black Sigatoka. If they can pinpoint the genes that help these wild varieties to resist black Sigatoka, the protective genes could be introduced into laboratory tissue cultures of cells from edible varieties. These could then be propagated into new disease-resistant plants and passed on to farmers.

It sounds promising, but the big banana companies have, until now, refused to get involved in GM research for fear of alienating their customers. “Biotechnology is extremely expensive and there are serious questions about consumer acceptance,” says David McLaughlin, Chiquita’s senior director for environ- mental affairs. With scant funding from the companies, the banana genome researchers are focusing on the other end of the spectrum. Even if they can identify the crucial genes, they will be a long way from developing new varieties that smallholders will find suitable and affordable. But whatever biotechnology’s academic interest, it is the only hope for the banana. Without it, banana production worldwide will head into a tailspin. We may even see the extinction of the banana as both a lifesaver for hungry and impoverished Africans and the most popular product on the world’s supermarket shelves.

Chặng đường gian nan của chuối

Một loại trái cây được ưa chuộng trên toàn thế giới có thể biến mất vĩnh viễn sau 10 năm nữa

Chuối là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên thế giới. Các nhà khoa học nông nghiệp tin rằng loại chuối ăn được đầu tiên được phát hiện cách đây khoảng 10.000 năm. Chuối đã đến giai đoạn ngừng tiến hóa kể từ khi được nhân giống lần đầu tiên trong các khu rừng rậm Đông Nam Á vào cuối kỷ băng hà cuối cùng. Thông thường, chuối dại, một loại thảo mộc rừng khổng lồ được gọi là Musa acuminata, chứa một khối lượng hạt cứng lớn khiến trái cây hầu như không thể ăn được. Nhưng đôi khi, những người săn bắt hái lượm chắc hẳn đã phát hiện ra những loài cây đột biến hiếm gặp tạo ra quả không hạt, có thể ăn được. Các nhà di truyền học giờ đây biết rằng phần lớn các loại cây có quả mềm này là do đột biến di truyền tạo ra cho tế bào của chúng ba bản sao của mỗi nhiễm sắc thể thay vì hai như thông thường. Sự mất cân bằng này khiến hạt và phấn hoa không thể phát triển bình thường, làm cho cây đột biến vô sinh. Và đó là lý do tại sao một số nhà khoa học tin rằng loại trái cây phổ biến nhất thế giới có thể bị diệt vong. Nó thiếu sự đa dạng di truyền để chống lại sâu bọ và các bệnh dịch đang xâm nhập vào các đồn điền trồng chuối ở Trung Mỹ và trang trại nhỏ ở châu Phi, châu Á.

Về mặt nào đó, chuối ngày nay giống với cây khoai tây trước khi bệnh bạc lá gây ra nạn đói cách đây một thế kỷ rưỡi tại Ireland. Nhưng “đó cũng là một bài học cho các loại cây trồng khác,” Emile Frison, người đứng đầu phụ trách về chuối tại Mạng lưới Quốc tế về phát triển Chuối và Plantain ở Montpellier, Pháp cho biết. Frison cảnh báo “Tình trạng của chuối hiện tại có thể đem đến một bài học lớn hơn: việc tiêu chuẩn hóa ngày càng cao các loại cây lương thực trên khắp thế giới đang đe dọa khả năng thích nghi và tồn tại của chúng”.

Những người lai tạo thực vật từ thời kỳ đồ đá đầu tiên đã trồng những cây biến dị vô sinh này bằng cách trồng lại cành cắt ra từ thân của chúng. Và hậu duệ của những nhánh cây được cắt đó chính là những quả chuối mà chúng ta vẫn ăn ngày nay. Mỗi cây là một bản sao thực sự, hầu như không có sự đa dạng di truyền. Và sự đồng nhất đó khiến chúng dễ bị nhiễm bệnh, không như các loại cây trồng khác trên trái đất. Các giống truyền thống của cây trồng sinh sản hữu tính luôn có cơ sở di truyền rộng hơn nhiều và các gen sẽ tái tổ hợp theo cách sắp xếp mới ở mỗi thế hệ. Điều này khiến chúng có sự linh hoạt lớn hơn nhiều trong việc tiến hóa đối phó với bệnh tật – và có nhiều nguồn gen hơn để ứng phó khi đối mặt với một cuộc tấn công. Nhưng lợi thế đó đang dần nhanh chóng biến mất, khi người nông dân tăng cường trồng một số giống nhất định cho năng suất cao. Các nhà nhân giống thực vật làm việc không ngừng nghỉ để duy trì sức đề kháng ở những giống cây trồng tiêu chuẩn hóa này. Nếu những nỗ lực này bị chùn bước, ngay cả sản lượng của các loại cây trồng có năng suất cao nhất cũng có thể nhanh chóng sụt giảm. Geoff Hawtin, Giám đốc Viện Tài nguyên Di truyền Thực vật Quốc tế có trụ sở tại Rome cho biết: “Khi một số loại sâu bệnh xuất hiện, dịch bệnh nghiêm trọng có thể xảy ra.

Chuối chính là một ví dụ tiêu biểu cho nhận định này. Cho đến những năm 1950, giống chuối Gros Michel, đã thống trị thị trường kinh doanh chuối thương mại trên thế giới. Được các nhà thực vật học người Pháp tìm thấy ở châu Á vào những năm 1820, Gros Michel được đánh giá là một loại chuối ngon, đậm đà, ngọt hơn chuối tiêu chuẩn ngày nay và không có hậu vị đắng khi còn xanh. Nhưng chúng rất dễ bị tổn thương bởi một loại nấm đất gây ra bệnh héo rũ được gọi là bệnh Panama. “Một khi nấm này xâm nhập vào đất, chúng tồn tại ở đó trong nhiều năm. Người nông dân không thể làm được gì. Ngay cả việc phun thuốc trừ sâu hóa học cũng không thể loại bỏ được chúng.” Rodomiro Ortiz, Giám đốc Viện Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế ở Ibadan, Nigeria, cho biết Vì vậy các chủ đồn điền đã chơi trò chơi chạy trốn, từ bỏ những cánh đồng bị nhiễm và chuyển đến khu đất “sạch” – cho tới khi họ hết đất sạch vào những năm 1950 và phải từ bỏ Gros Michel. Kế vị của nó, và hiện vẫn đang là vị vua trị vì trong thương mại, là chuối Cavendish, một phát hiện của người Anh vào thế kỷ 19 tại miền nam Trung Quốc. Cavendish có khả năng chống lại bệnh Panama và kết quả là chúng đã thực sự cứu vớt được ngành công nghiệp chuối quốc tế. Trong những năm 1960, chúng đã thay thế Gros Michel trên các kệ hàng trong siêu thị. Nếu bạn mua một quả chuối ngày hôm nay, gần như chắc chắn đó là chuối Cavendish. Cho dù như vậy, đó vẫn chỉ là thiểu số trong các loại chuối trên thế giới.

Nửa tỷ người ở châu Á và châu Phi phụ thuộc vào chuối. Chuối cung cấp nguồn calo lớn nhất và được ăn hàng ngày. Tên của nó đồng nghĩa với thức ăn. Nhưng ngày phán xét có thể sẽ đến đối với Cavendish và các giống họ hàng bản địa của chúng. Một bệnh nấm khác, Sigatoka đen, đã trở thành đại dịch toàn cầu kể từ lần đầu tiên xuất hiện ở Fiji vào năm 1963. Sigatoka đen – gây ra các vết đốm màu nâu trên lá và làm quả chín sớm – làm giảm năng suất từ 50 đến 70% và làm giảm tuổi thọ ra quả của cây chuối từ 30 năm xuống chỉ còn 2 hoặc 3. Những người trồng chuối thương mại ngăn chặn Sigatoka đen bằng một cuộc tấn công hóa học lớn. Điển hình là việc phun thuốc diệt nấm bốn mươi lần mỗi năm. Nhưng dù có thuốc diệt nấm, các loại bệnh như Sigatoka đen ngày càng trở nên khó kiểm soát hơn. Frison nói: “Khi bạn đưa vào sử dụng một loại thuốc diệt nấm mới, chúng sẽ phát triển ngay khả năng kháng thuốc. “Một điều chúng ta có thể chắc chắn là Sigatoka đen sẽ không thất bại trong trận chiến này.” Với những nông dân nghèo không đủ tiền mua hóa chất, tình hình thậm chí còn tồi tệ hơn. Họ không thể làm gì hơn là nhìn cây chết dần. Luadir Gasparotto, nhà nghiên cứu bệnh học về chuối hàng đầu của Brazil nói với cơ quan nghiên cứu chính phủ EMBRAPA: “Hầu hết các cánh đồng chuối ở khu vực rừng nhiệt đới Amazon đã bị phá hủy bởi dịch bệnh. Ông dự đoán sản lượng có thể giảm 70% khi dịch bệnh lây lan. Lựa chọn duy nhất sẽ là phải tìm một loại giống mới.

Nhưng bằng cách nào? Hầu hết tất cả các giống ăn được đều dễ bị nhiễm bệnh, vì vậy người trồng không thể chỉ đơn giản là thay đổi sang một loại chuối khác. Với hầu hết các loại cây trồng, mối đe dọa kiểu này sẽ thúc đẩy một đội quân các nhà lai tạo, lùng sục khắp thế giới để tìm những giống tương tự có sức đề kháng mà họ có thể lai tạo thành các giống thương mại. Nhưng điều này không xảy ra với chuối. Bởi vì tất cả các giống cây ăn được đều vô sinh, việc mang các đặc điểm di truyền mới để giúp chống chọi với sâu bệnh là gần như không thể. Gần như, nhưng không phải hoàn toàn. Xác suất hiếm hoi là chuối vô sinh gặp phải một biến cố di truyền cho phép một hạt giống gần như bình thường phát triển, mở ra cho các nhà lai tạo một cánh cửa cực hẹp để cải thiện tình hình. Các nhà lai tạo tại Quỹ Nghiên cứu Nông nghiệp Honduras đã cố gắng khai thác điểm này để tạo ra các giống kháng bệnh. Việc lai ngược dòng xa hơn nữa với các loại chuối hoang đã tạo ra một giống chuối không hạt mới có khả năng chống lại cả bệnh Sigatoka đen và bệnh Panama.

Tuy nhiên cả người tiêu dùng phương Tây tại các siêu thị và người nông dân đều không thích giống lai mới này. Một số người nhận xét rằng nó có vị giống như một quả táo hơn là chuối. Không có gì ngạc nhiên khi đến thời điểm này phần lớn các nhà lai tạo giống cây trồng đã quay lưng lại với chuối để nghiên cứu những loại cây dễ trồng hơn. Và các công ty kinh doanh chuối hiện đang rút khỏi mọi nỗ lực nhân giống, thay vào đó họ ưu tiên chi phí cho việc tìm kiếm các loại thuốc diệt nấm mới. “Chúng tôi đã hỗ trợ một chương trình gây giống trong 40 năm, nhưng đã không thể phát triển được một giống thay thế cho Cavendish. Việc này quá tốn kém và không đem lại kết quả gì.” Ronald Romero, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu tại Chiquita, một trong ba công ty lớn thống trị thị trường kinh doanh chuối quốc tế, cho biết.

Năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học đối tác toàn cầu do Frison đứng đầu đã công bố kế hoạch giải trình tự bộ gen của chuối trong vòng 5 năm. Đó sẽ là loại cây ăn trái được đầu tiên được giải mã. Thực ra là, gần như có thể ăn được. Nhóm sẽ thực sự giải mã trình tự gen các loại chuối hoang không ăn được từ Đông Á vì nhiều trong số các loại chuối này có khả năng kháng Sigatoka đen. Nếu họ có thể xác định chính xác các gen giúp các giống hoang dã này kháng lại Sigatoka đen, các gen bảo vệ này có thể được đưa vào các mẻ cấy mô trong phòng thí nghiệm của các tế bào từ các giống ăn được. Sau đó, chúng có thể được nhân giống thành cây mới kháng bệnh và chuyển giao cho nông dân.

Nghe có vẻ đầy hứa hẹn, nhưng các công ty sản xuất chuối lớn đến nay vẫn từ chối tham gia vào nghiên cứu biến đổi gen do lo sợ bị khách hàng xa lánh. David McLaughlin, Giám đốc cấp cao về các vấn đề môi trường của Chiquita cho biết: “Công nghệ sinh học là cực kỳ tốn kém và luôn có những câu hỏi nghi ngờ được đặt ra nghiêm túc về việc người tiêu dùng có chấp nhận hay không”. Với sự tài trợ ít ỏi từ các công ty, các nhà nghiên cứu bộ gen của chuối đang tập trung vào hướng ngược lại. Thậm chí kể cả khi họ có thể xác định được các gen quan trọng, sẽ vẫn còn một chặng đường dài cần phát triển các giống mới để các hộ nông dân nhỏ thấy phù hợp và giá cả phải chăng. Nhưng bất kể mối quan tâm hàn lâm nào của công nghệ sinh học, đó là hy vọng duy nhất cho chuối. Nếu không có nó, sản lượng chuối trên toàn thế giới sẽ ngày càng sụt giảm. Thậm chí, chúng ta có thể xét đến sự biến mất của chuối dưới góc độ vừa là cứu cánh cho những người dân châu Phi đói khổ, nghèo khó vừa là sản phẩm phổ biến nhất trên các kệ siêu thị khắp thế giới.