Työntekijät tarkastavat banaanisatoa australialaisella maatilalla.Luotto: Carla Gottgens/Bloomberg/Getty
Kilpajuoksu seuraavan sukupolven banaanin kehittämiseksi on käynnissä. Kolumbian hallitus vahvisti viime kuussa, että banaaneja tappava sieni on tunkeutunut Amerikkaan – joka on suurimman osan maailman banaanitarjonnasta lähde. Invaasio on antanut uuden sysäyksen pyrkimyksille luoda hedelmiä, jotka kestävät vitsauksen.
Tutkijat käyttävät erilaisia lähestymistapoja banaanin pelastamiseksi. Australialainen ryhmä on lisännyt luonnonvaraisista banaaneista peräisin olevan geenin parhaaseen kaupalliseen lajikkeeseen – joka tunnetaan nimellä Cavendish – ja testaa parhaillaan näitä muunneltuja banaaneja kenttäkokeissa. Tutkijat käyttävät myös tehokasta ja tarkkaa geeninmuokkaustyökalua CRISPR:ää lisätäkseen Cavendishin vastustuskykyä Fusarium wilt tropical race 4 (TR4) -sientä vastaan.
Traditionaalisin menetelmin TR4-resistenssin kasvattaminen Cavendishiin ei ole mahdollista, koska lajike on steriili ja sitä kasvatetaan kloonaamalla. Niinpä ainoa tapa pelastaa Cavendish voi olla sen perimän muokkaaminen, sanoo Randy Ploetz, kasvipatologi Floridan yliopistosta Homesteadista. Lajikkeen osuus maailman banaanitoimituksista on 99 prosenttia.
James Dale, Queenslandin teknillisessä yliopistossa Brisbanessa Australiassa työskentelevä biotekniikan tutkija, alkoi saada tiedusteluja geenimuunnelluista banaaneistaan heinäkuussa, kun ensimmäiset huhut siitä, että TR4 oli saapunut Kolumbiaan, nousivat esiin. ”Sitten Kolumbia julisti kansallisen hätätilan”, Dale sanoo, ”ja nyt kiinnostuksen määrä on huima.”
Vetovoimainen vaihtoehto
Ei ole ensimmäinen kerta, kun kaupallista banaanilajiketta uhkaa sukupuutto. 1900-luvun alkupuoliskolla toinen Fusarium-sienen TR1-kanta melkein hävitti aikakauden parhaan banaanilajikkeen, Gros Michelin. Maanviljelijöillä oli kuitenkin varavaihtoehtona Cavendish, joka oli vastustuskykyinen TR1:lle, tarpeeksi sitkeä kestääkseen käsittelyä viennin aikana ja jolla oli yleisesti hyväksyttävä rakenne ja maku. 1960-luvulle tultaessa suuret banaaninviljelijät, kuten Chiquita, joka nykyään sijaitsee Fort Lauderdalessa, Floridassa, siirtyivät Cavendishiin.
Tällä kertaa ei ole helppoa vaihtoehtoa. Rodomiro Ortiz, kasvigeenikko Ruotsin maatalousyliopistossa Alnarpissa, sanoo, että millään luonnossa esiintyvällä banaanilajilla ei ole ominaisuuksia, jotka ovat tehneet Cavendishista niin suositun, eikä kykyä vastustaa TR4:ää.
Ja sieni on kova vastustaja. Sitä ei voi tappaa sienimyrkyillä, ja se voi viipyä maaperässä jopa 30 vuotta. Tämä on auttanut TR4:ää leviämään hitaasti ympäri maailmaa, luultavasti tarttumalla saastuneisiin laitteisiin tai maaperään. Kanta alkoi tuhota banaaniviljelmiä 1990-luvulla Aasiassa ennen kuin se tunkeutui Australiaan sekä Lähi-idän ja Afrikan maihin. Nyt TR4 on levinnyt Amerikkaan, ja tutkijat sanovat, että Cavendish-lajike voi käytännössä kuolla sukupuuttoon seuraavien vuosikymmenten aikana, ellei sitä pystytä muokkaamaan sienen vastustuskykyiseksi.
Dalen työryhmä on keskittynyt Cavendish-kasvien muokkaamiseen lisäämällä luonnonvaraisen banaanin Musa acuminate malaccensis -lajikkeesta peräisin olevan geenin, joka antaa vastustuskyvyn TR4:ää vastaan. Julkaistuaan lupaavia tuloksia1 vuonna 2017 pienestä kenttäkokeesta hän aloitti laajemman tutkimuksen 15 kuukautta sitten. Dale ja hänen kollegansa ovat istuttaneet siirtogeenistä Cavendishia puolelle hehtaarille TR4:n saastuttamaa maata Pohjois-Australiassa. Siirtogeeniset banaanit voivat Dalen mukaan hyvin, kun taas noin kolmannes vertailun vuoksi istuttamistaan tavallisista banaaneista on saanut sienen tartunnan.
Hän aikoo hakea Australian sääntelyviranomaisilta hyväksyntää siirtogeenisen Cavendish-banaanin markkinoille saattamiselle tutkimuksen päätyttyä vuonna 2021. On kuitenkin mahdotonta ennustaa, antavatko viranomaiset vihreää valoa tai kuinka kauan hyväksyntä voi kestää.
Jopa jos Dalen siirtogeeninen banaani saa hyväksynnän, niiden myyminen voi olla ongelmallista. Muuntogeeniset viljelykasvit ovat jo pitkään kohdanneet julkista vastustusta eri puolilla maailmaa, erityisesti Euroopassa. ”Jamesilla on erinomaisia banaaneja, jotka vaikuttavat lähes immuuneilta TR4:lle”, Ploetz sanoo. ”Mutta se, ostavatko kuluttajat niitä, on kokonaan toinen kysymys.”
Banaaneja CRISPR:llä
Yrittiessään tehdä bioteknisistä banaaneista sääntelyviranomaisten silmissä miellyttävämpiä Dale muokkaa myös Cavendishin perimää CRISPR:llä parantaakseen sen vastustuskykyä TR4:ää vastaan sen sijaan, että se olisi lisännyt sinne vierasperäisiä geenejä. Tarkemmin sanottuna hän yrittää käynnistää Cavendishissa lepotilassa olevan geenin, joka antaa vastustuskyvyn TR4:lle – saman geenin, jonka hän tunnisti M. acuminatessa. Työ on kuitenkin vasta alkuvaiheessa. ”Kestää pari vuotta, ennen kuin nämä pääsevät kentälle kokeiltaviksi”, Dale sanoo.
Muut tutkijat käyttävät CRISPR:ää Cavendishin puolustuskyvyn parantamiseen eri tavoin. Keniassa Nairobissa sijaitsevan International Institute of Tropical Agriculture -laitoksen molekyylibiologi Leena Tripathi käyttää geeninmuokkaustyökalua tukahduttaakseen Cavendishin geenit, jotka näyttävät tekevän kasvin alttiiksi TR4:lle. Toistaiseksi hän on muokannut vain Cavendish-kudosta laboratoriossa. Seuraavaksi kudos kasvatetaan taimiksi ja katsotaan, selviävätkö kasvit TR4:lle altistumisesta. Filippiiniläiset tutkijat ovat tarjoutuneet auttamaan Tripathin muokkaaman Cavendishin testaamisessa maassaan; TR4:ää esiintyy siellä, mutta ei Keniassa.
Tutkijat muokkasivat nuorten banaanikasvien perimän siten, että ne kestävät Fusarium wilt tropical race 1 -nimistä sienikantaa.Credit: Jaindra Tripathi/IITA-Kenya
Ja brittiläisessä Norwichissa sijaitseva biotekniikka-alan startup-yritys Tropic Biosciences yrittää CRISPR:n avulla tehostaa Cavendishin immuunijärjestelmää. Kaikki kasvit tuottavat pieniä RNA-säikeitä, jotka ohjaavat joidenkin omien geeniensä toimintaa. Viimeaikaiset tutkimukset2 viittaavat siihen, että jotkin näistä RNA-säikeistä voivat joskus tukahduttaa taudinaiheuttajien geenejä ja lamauttaa hyökkääjät. Biotekniikkayhtiö käyttää CRISPR:ää muokkaamaan Cavendishin RNA-juosteita niin, että ne vaimentavat TR4:n geenejä.
Mutta on epäselvää, miten sääntelyviranomaiset eri puolilla maailmaa suhtautuvat geenimuunneltuihin banaaneihin. Vuonna 2016 Yhdysvaltain maatalousministeriö päätti olla sääntelemättä sieniä, jonka genomia muokattiin CRISPR:llä, mikä viittaa siihen, että muokatut banaanit saatetaan käsitellä samalla tavalla. Kolumbian, Chilen, Brasilian, Japanin ja Israelin hallitukset ovat julkaisseet virallisia lausuntoja, jotka osoittavat, että ne saattavat myös suhtautua lempeästi CRISPR-muokattuihin viljelykasveihin. Euroopan unioni on kuitenkin sanonut, että se arvioi geenimanipuloituja viljelykasveja yhtä tiukasti kuin muitakin muuntogeenisiä elintarvikkeita.
Ortiz tukee tutkijoiden insinöörityötä, mutta varoittaa keskittymästä pelkästään biotekniikan ratkaisuun banaanien ryömivään vitsaukseen. Cavendishin lisäksi on yli tuhat muuta banaanityyppiä, hän sanoo. Ne eivät tuota yhtä suuria satoja kuin Cavendish, eivät kulje yhtä hyvin tai maistu yhtä hyvältä, mutta Ortiz sanoo, että kaupalliset banaaniyhtiöt voisivat yrittää luoda markkinoita näille vaihtoehtoisille lajikkeille.
”Meidän olisi hyödynnettävä saatavilla olevaa monimuotoisuutta”, hän sanoo, ”ja järjestettävä markkinointikampanja, jossa kerrotaan, että banaanista voi nauttia muillakin tavoilla.”