より良いバナナを作る| 科学| スミソニアン - 記事、科学、私たちの惑星

みぞれは北海からの北極の爆発によって推進され、ほぼ横方向に空を切り裂きます。私はベルギー北部にいます。ブリュッセルの北東約15マイルにあるルーヴェンカトリック大学のバロック様式の城の敷地をさまよっています。私はある種の巡礼の旅に出ており、一般的なスーパーマーケットのバナナとしてよく知られているムサ・サピエンタムについての啓蒙を求めています。城壁内にあるプレーンな2階建てのレンガ造りの建物13には、世界最大のバナナ品種のコレクションがあります。

地下室はセミトレーラーの大きさです。涼しく湿気があり、わずかなカビ臭があります。 2列の金属製棚には、黄色のキャップ付き試験管で満たされた何百ものワイヤーラックがあります。各チューブには、小指ほどの大きさの小さな苗木が入っています。部屋にはほぼ1, 200種類のバナナが含まれています。生い茂ったもやしのように見えます。「組織培養でしばらく作業した後、さまざまな種類を認識し始めます」と、コレクションを担当するベルギーの農業技術者であるイネス・ヴァン・デン・ハウウェーは言います。彼女は標本を指摘しています。「これはおそらくデザートバナナの一種です。これがハイブリッドのオオバコです。そして、これはバナナを調理しているバルビシアナのように見えます」と彼女は言います。「これらのうちおよそ900個は伝統的な栽培品種です。別の100は、さまざまな育種プログラムの改良された品種またはハイブリッドです。そして約180人が野生の親relativeです。中央アメリカの植林地からマレーシアの最も深い熱帯雨林まで、44か国から資料を入手しています。」

そして、なぜ最も深いベルギーでここにいるのですか？

彼女は笑顔を点滅させます。「ベルギーはバナナを栽培していないので、バナナの害虫や病気はありません。植物を簡単に隔離できます。危険な病気をバナナの母集団に持ち込むリスクはありません。

ムーサの多様性のこの生きた図書館は、米国に戻った私の近所の食料品店とは対照的です。最近の農産物セクションへの訪問で、11種類のリンゴ、4種類の梨、6種類のジャガイモ、9種類のタマネギ、7種類のレタスを数えました。それからバナナ箱に来ました。モデルTについてのヘンリーフォードのコメントを言い換えると、黄色のキャベンディッシュであれば、どんな種類のバナナでもかまいません。

年間40億ドルの世界的なバナナの輸出取引は、ほぼ完全に、遺伝的に同一のキャベンディッシュクローンで満たされた広大なプランテーションに基づいています。スーパーマーケットのバナナに遺伝的多様性がないために、おそらく（一部の科学者が言うように）絶滅の危険にさらされています。他の作物であるジャガイモについても同様の状況が、1840年代のアイルランドの大飢theの舞台になりました。アイルランドの農家が好むジャガイモの高収量品種は、一塊の塊茎を一晩中黒く腐らせた空中真菌の餌食になりました。今日、同様の害虫がバナナをストーカーしています。リストのトップは、ブラックシンガトカと呼ばれる真菌性疾患です。もともとインドネシアのシガトカバレーで発見されたもので、バナナの葉を攻撃し、植物の光合成能力を遮断します。風による真菌は、アジア、アフリカ、ラテンアメリカに広がりました。多くの種類のバナナはブラックシンガトカの影響を受けやすいですが、キャベンディッシュほど影響を受けません。大規模生産者は、飛行機から殺菌剤を散布することによってのみ、収穫を破壊しないようにすることができます。この激化する化学兵器戦争は、自然環境や野外労働者の健康への損害は言うまでもなく、経済的に持続不可能です。「シガトカはバナナの終わりですか？消滅のうわさは誇張されています」とチキータブランドインターナショナルの環境ディレクターであるデイブマクグリンは言います。「しかし、それは深刻な問題です。一部の熱帯諸国のバナナ生産者は、バンキートップウイルス、フザリウム萎wi病、葉巻腐敗病など、シガトカよりもさらに深刻な脅威に直面しています。その結果、キングキャベンディッシュの代替品を含む、病気に強い新しいタイプを開発する努力がますます緊急になっています。

健康的なスナック以上のものが危機にatしています。バナナはアメリカNo.1の果物ですが（平均して、アメリカでは16ポンドのリンゴに比べて、アメリカでは一人一人が年に26ポンド以上食べています）、バナナはアメリカの食生活で小さな役割を果たしています。しかし、発展途上国の何億人もの人々にとって、バナナは栄養価が最も高い栄養価の高い栄養源です。バナナは、米、小麦、トウモロコシに次いで世界で最も経済的に重要な食用作物の中で4番目にランクされています。世界中で年間8, 000万トン近く生産されているバナナのうち、15％未満が米国、ヨーロッパ、日本に輸出されています。残りはローカルで消費されます。バナナ生産国のトップ2であるインドとブラジルはほとんど輸出していません。しかし、サハラ以南のアフリカは、一人当たりの消費において両国を大きく後回しにしています。ウガンダ、ルワンダまたはブルンジの非典型的な人は、年間550ポンド以上のバナナを消費しています。彼らは東アフリカの高地のバナナとして知られているタイプを食べます（そしてビールとジュースで飲みます）。ウガンダでは、このバナナの言葉はmatookéです。これは、マトケとも呼ばれる伝統的な料理で調理され、つぶされます。最も広い定義では、matookéは「食べ物」を意味します。ウガンダでごちそうを食べ、バナナを提供しなかった場合、ゲストは食べ物を提供しなかったと言います。

しかし、過去30年間で、東アフリカおよび中西部のバナナの収量は半分に減少しました。黒シガトカやその他の病気は、成長する植物を弱め、ゾウムシやワームによる攻撃を受けやすくなります。 50年間継続的な収穫を支えていた感染した区画は放棄されなければならず、飢erの恐怖はますます大きくなります。「世界でたった5人の科学者だけが、改良されたバナナを育てるプログラムをリードしています」と、食用作物の遺伝的多様性を促進するローマに本拠を置く国際植物遺伝資源研究所の所長、エミール・フリソンは言います。「このようなわずかな研究努力は、問題の規模と重要性に比例していません。世界で最も人気のある果物がこれ以上減少しない場合は、これを逆にする必要があります。」

これら5人の科学者の1人はコジョトメペです。「ここアフリカでは、バナナはデザートやスナックではありません」とトメペは言います。「それは生存に関するものです。私たちの課題は、日々の食事の中心としてそれらに依存している人々のために、改良された品種を増殖させて配布することです。」

Tomekpéと私は、首都ヤウンデの西約120マイルのカメルーン南西部のNjombéの町の近くにある遮蔽された食堂に座っています。鶏肉と揚げたオオバコ、西アフリカなどで好まれるでんぷん質のバナナの夕食を終えました。デザートについては、ウェイターが皿の上に持ってきたキャベンディッシュバナナをいくつか注文しました。それらは、サイズ、形状、黄色の色合いが完全に均一です。 50代前半のコンパクトで細身の男性、トメクペが1つを選びます。「キャベンディッシュバナナはあまりにも美しいため、真実ではありません」と彼は言います。彼はそれを皮をむいて噛む。「それは美しいですが、私にとってこれは面白くないバナナです。彼はもう一口食べてから、鼻にしわを寄せてバナナを置きます。「バナナには、小、中、大、黄色、赤、クリーミー、酸味、甘さ、バランスのとれた多様性があります。これは私が3年ぶりのキャベンディッシュです。私はそのような多様性から選択できるので、なぜこれが欲しいのでしょうか？」

バナナとオオバコに関するアフリカ研究センター（CARBAP）のディレクターであるトメクペは、世界最大級のバナナの野外コレクションを監督しています。ベルギーの試験管に保存されている生殖質とは異なり、CARBAPのコレクションに含まれる植物は木のサイズの標本です。 Njombéの端にある6エーカーの土地では、400種類以上のバナナが、広い芝生の緑の芝生で区切られた美しい連隊の列になっています。ブラックメタルの標識は、トモラ、ペリピタ、プープルー、レッドヤデ、ムブルコウなど、各品種を名前で識別します。いくつかの果物は、魔女の指のように長くて細いです。他のものは短くてしゃがみ、ピーマンのクラスターのように成長します。 1つのタイプには、白い縞模様の濃い緑色の肌があります。それは虎のオオバコとして知られています。

ベッドに沿って散歩します。「これは、 Musa acuminataの野生の例です」とTomekpé氏は言います。それは頭の高さよりも少しだけ立ち、比較的背が高く見えます。「これは、食用バナナが由来する2つの野生の祖先の1つです。何千年も前に、マレーシア周辺で最初に成長しました。」彼はポケットナイフを生産し、単一の緑の果物を切り取ります。オクラポッドまたは甘い漬物の大きさです。半分に縦にスライスし、未熟な乳白色の肉をナイフで調べ、胡pepperに似たいくつかの硬い種をこじ開けます。

時間が経つにつれて、ランダムな突然変異が種なしの果実を持つ尖cum植物を生産しました。それらは種子で満たされた果物よりも食用であったため、人々は雌性不mutant変異体を栽培する傾向があり、家畜化された亜種を生み出しました。これらの栽培植物の花粉は、野生の尖cum類のいとこの花に届くことがありました。交配は、ラバのすべての生殖能力を備えたハイブリッドを生み出しました。

隣接するベッドまで30フィート歩くと、Tomekpéは非常に異なる外観の植物を指します。果物を含むそれに関するすべては、野生のM. acuminataの 3〜4倍の大きさです。「これは野生のMusa balbisianaです」と彼は言います。「他の元の親種です。ご覧のように、balbisianaははるかに堅牢で、より多くの種子を持っています。」彼は、丸い黒いボタンでほぼ破裂する果物を切り開きます。「これらの1つの束には20, 000の種子を含めることができます。」バルビジアナのそびえ立つ葉の天蓋の下では、エンドウ豆の砂利のように地面がそれらで覆われています。「バルビシアナはインドで生まれました。それは、何千年も前に、アキュミネートがバルビシアナと交雑して天然のハイブリッドを作成した場所です。それが私たちがオオバコを手に入れた方法です。あなたの周りに見えるほとんどすべてのものは、さまざまなオオバコです。」

バナナは木には生えません。それらを生産する植物は、偽茎と呼ばれる非木質の「幹」を持つ巨大なハーブであり、植物の長い魚雷型の葉の圧縮された基部から成ります。バナナ植物は、その上部から葉の渦巻きが噴出する光合成の泉です。渦巻きが現れた後、それらは広がり、葉はヤシの葉のように下に垂れ下がります。最後の葉は、バナナの真の茎、つまりソフトボールサイズのマゼンタのつぼみが最後に付いた緑の繊維状の押し出しを明らかにするためにカールします。茎が長くなると、つぼみが重くなります。垂れ下がったつぼみを取り囲む花びらのようなractが次第に落ちて、花の房が現れます。各花の根元に細長い果物が生えています。果実の花の先端は、成熟するにつれて太陽に向かって湾曲し、ドイツ人が時々「自然の笑顔」と呼ぶ三日月形を作り出します。

上昇スパイラルの果物の各層は、手と呼ばれます。個々のバナナは指と呼ばれます。バナナの完全な茎、または束は、最大20本の手と数百本の指を持つことができます（キャベンディッシュバナナの束は、通常6〜7本の手と150〜200本の指を生成します）。バナナの苗木から収穫可能な果物までの成長サイクルは、9〜18か月です。バナナの束を一本持った後、母親の茎は死ぬか切り倒され、すぐに1つ以上の「娘」に置き換えられ、母親を産んだ同じ地下根茎から吸盤として発芽します。吸盤、または発芽球茎は、親植物の遺伝子クローンです。

バナナは世界最古の栽培作物かもしれません。東南アジアの人間は、10, 000年前に野生のMusa品種の選択と栽培を開始しました。これらの初期の農学者が自然の遺伝的サイコロと協力して行動し、現在も栽培されているキャベンディッシュや他の甘い品種のような無菌雑種を生産するのに数千年かかったかもしれません。これらの種なしの不思議は、性的に繁殖することができず、吸盤によって栄養的に繁殖します。紀元前1千年から2千年の間、アラブの貿易業者はバナナの吸盤を東南アジアからアフリカの東海岸に運び、トメペは次のように述べています。「スワヒリ人はバントゥの人々と植木材料を交換しました。大陸。」

スペインの探検家は、アフリカの西海岸からラテンアメリカにバナナを運びました。 16世紀のスペインの歴史家、ゴンサロフェルナンデスデオビエドイバルデスは、新世界への工場の到着を記録しました。「この特別な種類の果物」とオビエドは書いた。。。「1516年にグランカナリア島から牧師のトーマスデベルランガ神父によって持ち込まれました。。。サントドミンゴのこの都市に、そこから（ヒスパニオラの）この島の他の集落に広がった。。。。そして彼らは本土まで運ばれ、あらゆる部分で繁栄しました。」

バナナは、東南アジアから到着してから長い間アフリカで繁栄していたため、アフリカ大陸の一部、現在のウガンダ周辺の東部地域、およびコンゴ盆地に囲まれた西部地域は、遺伝的多様性の二次的な中心になりました。「カメルーンのさまざまな地域の農民は、長年にわたってオオバコを栽培してきました」とカメルーンのブエア大学の民族植物学者であるOfundem Tatawは言います。「彼らはここで多様性を扱うことについての多くの伝統的な知識を持っています。」Tatawは、四輪駆動のピックアップトラックの後部座席で他の3人と一緒に圧迫されています。私たちは、西アフリカで最も高い13, 435フィートで、マウントカメルーンから放出された黒い火山玄武岩の岩が散らばった道路に沿ってゆっくりと急いでいます。

タタウは、オオバコの品種と地元の料理の習慣との関連を研究しています。「伝統的に、それぞれの地元の品種は非常に特定の方法で使用されます」と私たちが小さな農場で立ち止まっている間に彼女は言います。「たとえば、これらのより大きなオオバコは、ホーンタイプとして知られていますが、特定の熟度の段階で収穫された場合の焙煎に使用されます。わずかに異なる段階で摘み取ると、それらは乾燥し、粉砕されてペーストになり、干物と一緒に出されます。」

CARBAPの使命の1つは、栽培に慣れている地元のプランテーンと並んで、農家が自分の畑でテストできる耐病性品種を導入することです。マウントカメルーンの東斜面にある田舎道の脇で立ち止まります。タタウ、トメクペ、2人の地元の農家（女性）、政府の農業関係者、そして私は狭い軽石に覆われた小道に沿って単一のファイルを歩きます。私には、地平線に伸びるきちんとしたトウモロコシと大豆の列を見て育った中西部のアメリカ人にとって、カメルーン山がスプートニクほどの大きさの岩を定期的に降らせている野生のジャングルのパッチを突っ込んでいるようです。しかし、それはジャングルではありませんが、面倒に耕作された農地、慎重に手入れされたココアの木、油ヤシ、オオバコ、トウモロコシ、パパイヤの区画、時折地面を包むココヤムまたは棘のあるキャッサバ低木があります。

これらの作物がバナナに取って代わる目に見えない境界を越えて歩きます。小規模な農協は、CARBAPが提供する害虫のない吸盤を使用して25種類の品種を植えました。ホンジュラス農業研究財団（FHIA）で開発された耐病性ハイブリッドはいくつかあります。FHIAは、世界で最も多かった6種のバナナ育種プログラムです。 FHIAハイブリッドは、国際的なマスコミで潜在的な救世主として宣伝されており、黒のシガトカやその他の深刻な武蔵の洗脳の影響を無視しています。この分野では、農家はFHIA-02とFHIA-25の2つのハイブリッドを試しています。どちらも緑のときに調理でき、熟したときにでんぷん質のままであるオオバコとは異なり、デザートバナナとしてそのまま食べられます。

誰かが私に明るい黄色のFHIA-02バナナを提供してくれます。中程度の大きさで、しっかりしていてバターのような口当たりで、やや酸味があり、ピリッとしたエッジがあり、適度に甘い。私には素晴らしいバナナのように思えますが、ここの農家からは絶賛されていません。彼らは、より大きくてでんぷん質の、より典型的なオオバコの種類を好みます。 25のCARBAPの紹介のうち、お気に入りはパプアニューギニア産のドライテクスチャのオレンジ色のオオバコで、Marituと呼ばれます。 FHIA-02は、その耐病性にもかかわらず、しばしば動物の飼料として使用されます。

致命的な病気を防ぐ一方で、生産者と消費者の厳しい要件を満たしているユーバーバナナを育てるのは、ロケット科学ではありません。それよりも難しいです。ほとんどの場合、交尾できない植物間の交配をどのように配置しますか？秘Theは、あなたが探している特性を備えた野生または栽培品種の中から、花粉を含む雄花の部分と種を含む果実という不妊の痕跡を巧みに使用することです。成功の可能性を高めるには、ベルギーやCARBAPの豊富なフィールドコレクションに保存されている生殖質など、遺伝的多様性の可能な限り大きなプールにアクセスする必要があります。 Tomekpéと彼の仲間は、カルカッタ4と呼ばれるインドの野生のバナナに有望な花粉媒介者を見つけました。「それは良い雄の親になります」とTomekpéは説明します。「それは黒いsigatokaと線虫に対して非常に抵抗力があるので、非常に雄性であり、小人症はCARBAPの遺伝学者にとって有用な特性です。何年もの間、彼らの主な目標は、大きな房であるが低身長の病気に強いオオバコ雑種を開発することだったからです。高さを下げると、農民が植物を扱いやすくするだけでなく、風によって倒れにくくなります。これは、あらゆる場所でバナナ作物が失われる主な原因です。

2003年に亡くなる前にFHIA育種プログラムを長年にわたって導いたフィルロウは、バナナハイブリッドを作成するための現在標準的な手順を発明しました。最初のステップは、選ばれた雄の親から可能な限り多くの花粉を集め、開花段階で潜在的な雌の親を受精させるためにそれを使用することです。次に、植物が果物を生産するのを4〜5ヶ月待ちます。その後、バナナを収穫し、手で皮をむいてふるいにかけます。 1トンの果物からは少数の種子が得られますが、その半分以下が自然に発芽します。貴重な苗木が植えられた後、さらに9〜18か月の待機時間があります。最後に、最初の交配後2年まで、耐病性およびその他の特性を評価できます。

Roweと彼の同僚は、数万の異なる親の交配に対してこの骨の折れる手順を繰り返しました。大多数は、召集に合格しなかった子孫を生み出しました。この研究の数十年後にようやく、Roweの研究室は、Goldfingerとして知られる最初の潜在的な商用ハイブリッドFHIA-01をリリースしました。それは全能のキャベンディッシュを引き継ぐ可能性を持つ世界初の病気に強い甘いバナナです。

分子遺伝学的手法のおかげで、今日のプロセスはそれほど遅くありません。「分子技術を使用して、病気に対する感受性だけでなく、果物のテクスチャや味などの栄養およびその他の特性について、ハイブリッドの迅速なスクリーニングを実行することもできます」と、CARBAPの育種ラボのリーダーであるパスカルノウパジャは言います。「スクリーニングと増殖に分子技術を使用しています。しかし、ここでは花粉と花を使った従来の育種のみを行っています。遺伝子スプライシングは行っていません。バナナの遺伝子組み換えは他の研究室に任せています。」

「私たちのプログラムはわずか10年です」とTomekpéは言います。「しかし、私たちは新しいタイプの数百のプランテインを作成しました。病気や害虫に対する抵抗力が高く、生産性と果物の特性に優れたwar性サイズの植物です。」 CARBAPの資金のほとんどを提供している欧州連合（EU）のトメクペは、最近、繁殖プログラムを拡大して、デザートバナナを含めました。「EUは引き続き支援してくれると述べたが、デザートバナナの保存にも取り組むよう求めた。それがヨーロッパ人が知っていることです。オオバコよりも遺伝的多様性が低く、さらに肥沃度が低いデザートバナナは繁殖が困難です。キャベンディッシュは、花粉や種子をまったく生成しないため、従来の育種の候補ではありません。それは進化の行き止まりです。多くの病気に対する高い感受性と、繁殖を通じて抵抗力を獲得することができないため（遺伝子スプライシングはそれをいつか変えるかもしれないと考えていますが）、科学者は広く広がった特に厄介な害虫がそれを一掃することを心配しています。

バナナ産業は、かつてこのような終末のシナリオを経験しました。果物の国際取引は、1870年代初頭に始まりました。ケープコッドの漁船長であるロレンツォダウベイカーが、最初の大きなバナナの出荷を米国に持ち込んだときです。ベイカーがスクーナーでジャマイカからニューイングランドに運んだ品種はグロ・ミシェルと呼ばれていました。「ビッグマイク」は、パナマ病として知られる激しい土壌病原体が荒廃した1940年代および50年代まで、バナナの第1輸出国として君臨していました。しかし、パナマ病により、キャベンディッシュ型バナナは無傷のままになりました。キャベンディッシュはグロ・ミシェルほど味がよくなく、その薄い皮は指を傷つけずに扱い、出荷するのをより困難にしました。しかし、巨大なユナイテッドフルーツカンパニー（ベイカーが1884年にボストンフルーツカンパニーとして共同設立した）が率いる主要なバナナ輸出の懸念は、キャベンディッシュの広大なプランテーションを再植林し、バナナの大量生産システムをオーバーホールすることを余儀なくされましたユナイテッドフルーツ（現在のチキータブランドインターナショナル）は、20世紀の変わり目頃に発明されました。元のシステムでは、Gros Michelsは農場から食料品店までの巨大な房にそのまま残っていました。しかし、壊れやすいキャベンディッシュでは、プランテーションの所有者が各農場に梱包用の家を建てる必要があったため、出荷前に大きな房を小さなクラスターに切り、洗浄し、保護ボックスに静かに置くことができました。新しいバナナへの費用のかかる移行には10年以上かかりました。

その激動のリプレイは、地平線上にあるかもしれません。パナマ病の新しい、より毒性の強い株が広がり始めました。トロピカルレース4として知られる新しい株は、パナマ病を引き起こすフザリウム菌の初期の突然変異よりも幅広い範囲のバナナ宿主にとって致命的であることが証明されています。レース4は、キャベンディッシュにとっては以前の株がグロミッシェルに対するものと同じくらい致命的です。最初にマレーシアとインドネシアで登場し、オーストラリア北部と南アフリカに広がっていますが、今までのところ中央アフリカやラテンアメリカには広がっていません。長期にわたって有効な農薬は知られていない。バナナ輸出業者は、誰かが偶発的または悪意を持って、汚染された土壌または植物を現在の封じ込め地帯から他の商業的なバナナ栽培地域に運び、荒廃を引き起こすことを恐れています。「人々は、このレース4がバナナの終わりかもしれないと言っている」と、トメペはある晩私に言った。「それは誇張です。キャベンディッシュやその他の滅菌デザートバナナの終わりかもしれませんが、他の多くのタイプには希望があります。」

希望の源の1つは、ヤンメビKm5です。これは、トメクペとの旅行中に見た品種です。それは発見され、文書化されたコンゴ民主共和国のヤンアンビ自然保護区から3マイルの場所にちなんで名付けられました。「スワヒリ語での名前はイボタです。これは豊かさを意味します」とトメペは言いました。「それは、大きな束と多くの指で豊富に得られます。それは多くの害虫に対して非常に耐性があり、非常に雄性および雌性の繁殖力があるので、他の品種と交配しやすいです。しかし、皮は非常に薄いため、取り扱いや出荷には理想的ではありません。私たちはそれを使って、より厚い皮と良い果物サイズのための交配を開発しています。これは非常に有望な改善候補です。いつか市場が出ると思います。」

CARBAPテストステーションで数エーカーのバナナの中を歩き回っていたTomekpéは、Yangambi Km5の熟した指を見つけました。その薄い皮は簡単に剥がれました。果物はあなたの平均的なキャベンディッシュよりもわずかに短く、ずんぐりしていた。一口食べました。肉はクリーミーで甘かったが、まろやかではなかった。ストロベリー、バニラ、リンゴのヒントを検出しました。シナモンが少し入っていることもあります。私は誰よりも良いキャベンディッシュが好きですが、このバナナは別のリーグに属していました。 Yangambi Km5は、アフリカの中心にある自給自足の農民の世話のおかげで何世紀にもわたって生き残ってきましたが、私がそれに噛みついたとき、私は未来を味見していると想像しました。