Werkers inspecteren een bananenoogst op een boerderij in Australië. Credit: Carla Gottgens/Bloomberg/Getty
De race om de volgende generatie bananen te ontwikkelen is begonnen. De Colombiaanse regering heeft vorige maand bevestigd dat een bananendodende schimmel Noord- en Zuid-Amerika is binnengedrongen – de bron van een groot deel van de wereldbananentoevoer. De invasie heeft de inspanningen om fruit te maken dat tegen de plaag bestand is, een nieuwe impuls gegeven.
Wetenschappers gebruiken een mix van benaderingen om de banaan te redden. Een team in Australië heeft een gen van wilde bananen ingebracht in de belangrijkste commerciële variëteit – bekend als de Cavendish – en test momenteel deze gewijzigde bananen in veldproeven. Onderzoekers maken ook gebruik van het krachtige, nauwkeurige gen-editing tool CRISPR om de weerstand van de Cavendish tegen de schimmel, bekend als Fusarium wilt tropical race 4 (TR4), op te voeren.
Resistentie tegen TR4 in de Cavendish kweken met conventionele methoden is niet mogelijk omdat de variëteit steriel is en door klonen wordt vermeerderd. De enige manier om de Cavendish te redden is het aanpassen van het genoom, zegt Randy Ploetz, een plantenziektekundige aan de Universiteit van Florida in Homestead. De variëteit is goed voor 99% van de wereldwijde bananentransporten.
James Dale, biotechnoloog aan de Queensland University of Technology in Brisbane, Australië, begon in juli vragen te krijgen over zijn genetisch gemodificeerde (GM) bananen, toen de eerste geruchten de ronde deden dat TR4 Colombia had bereikt. “Toen riep Colombia de nationale noodtoestand uit”, zegt Dale, “en nu is de belangstelling enorm toegenomen.”
Een aantrekkelijk alternatief
Het is niet de eerste keer dat een commercieel bananenras met uitsterven wordt bedreigd. In de eerste helft van 1900 werd de belangrijkste banaan van die tijd, de Gros Michel, bijna uitgeroeid door een andere stam van de Fusarium-schimmel, TR1. Maar de boeren hadden een reserve in de vorm van de Cavendish, die resistent was tegen TR1, taai genoeg om tijdens de export te worden behandeld en een over het algemeen aanvaardbare textuur en smaak had. Tegen de jaren zestig schakelden grote bananentelers als Chiquita, nu gevestigd in Fort Lauderdale, Florida, over op de Cavendish.
Er is deze keer geen gemakkelijk alternatief. Rodomiro Ortiz, plantengeneticus aan de Zweedse Universiteit voor Landbouwwetenschappen in Alnarp, zegt dat geen enkele in de natuur voorkomende bananensoort de kwaliteiten bezit die de Cavendish zo populair hebben gemaakt en het vermogen om TR4 te weerstaan.
En de schimmel is een taaie tegenstander. Het kan niet worden gedood met fungiciden, en het kan in de bodem blijven hangen voor maximaal 30 jaar. Dat heeft TR4 geholpen zich langzaam over de wereld te verspreiden, waarschijnlijk door mee te liften op besmette apparatuur of in de bodem. De stam begon in de jaren negentig in Azië bananenoogsten te vernietigen en drong daarna Australië en landen in het Midden-Oosten en Afrika binnen. Nu is TR4 in Amerika, en onderzoekers zeggen dat de Cavendish in de komende decennia vrijwel uitgestorven zou kunnen raken, tenzij ze hem kunnen wijzigen om de schimmel te weerstaan.
Dale’s team heeft zich gericht op het wijzigen van Cavendish-planten door een gen van de wilde banaan Musa acuminate malaccensis in te brengen dat resistentie tegen TR4 verleent. Na het publiceren van veelbelovende resultaten1 in 2017 van een kleine veldproef, begon hij 15 maanden geleden met een grotere studie. Dale en zijn collega’s hebben transgene Cavendish geplant op een halve hectare land dat besmet is met TR4 in het noorden van Australië. De transgene bananen doen het goed, zegt Dale, terwijl ongeveer een derde van de gewone bananen die hij ter vergelijking heeft geplant, besmet is met de schimmel.
Hij is van plan om na afloop van de studie in 2021 bij de Australische regelgevende instanties goedkeuring aan te vragen voor het op de markt brengen van een transgene Cavendish-banaan. Maar het is onmogelijk om te voorspellen of ambtenaren het groene licht zullen geven, of hoe lang de goedkeuring zou kunnen duren.
Zelfs als Dale’s transgene banaan goedkeuring krijgt, zou de verkoop ervan een probleem kunnen zijn. GM-gewassen hebben al lang te maken met weerstand van het publiek over de hele wereld, vooral in Europa. “James heeft uitstekende bananen die bijna immuun lijken voor TR4,” zegt Ploetz. “Maar of consumenten deze zullen kopen is een heel andere vraag.”
Ga bananen met CRISPR
In een poging om biotech-bananen smakelijker te maken voor de regelgevers, bewerkt Dale ook het genoom van de Cavendish met CRISPR om de resistentie tegen TR4 te vergroten, in plaats van vreemde genen in te bouwen. Hij probeert met name een sluimerend gen in de Cavendish te activeren dat resistentie verleent tegen TR4 – hetzelfde gen dat hij in M. acuminate heeft geïdentificeerd. Maar het werk is nog in een vroeg stadium. “Het zal een paar jaar duren voordat deze in het veld komen voor proeven,” zegt Dale.
Andere onderzoekers gebruiken CRISPR om het afweersysteem van de Cavendish op verschillende manieren te versterken. Leena Tripathi, een moleculair biologe aan het International Institute of Tropical Agriculture in Nairobi, Kenia, gebruikt het gen-editing tool om Cavendish genen te onderdrukken die de plant kwetsbaar lijken te maken voor TR4. Tot dusver heeft zij alleen Cavendish-weefsel in het laboratorium bewerkt. De volgende stap is het kweken van het weefsel tot jonge boompjes, en dan zien of de planten de blootstelling aan TR4 overleven. Onderzoekers in de Filippijnen hebben aangeboden Tripathi’s bewerkte Cavendish in hun land te helpen testen; TR4 is daar aanwezig, maar niet in Kenia.
Onderzoekers hebben het genoom van jonge bananenplanten bewerkt om bestand te zijn tegen een schimmelstam die Fusarium wilt tropical race 1 wordt genoemd.Credit: Jaindra Tripathi/IITA-Kenya
En een biotech-start-up, Tropic Biosciences in Norwich, VK, probeert CRISPR te gebruiken om het immuunsysteem van de Cavendish op te vijzelen. Alle planten produceren kleine RNA-strengen die de activiteit van sommige van hun eigen genen regelen. En recente studies2 suggereren dat sommige van deze RNA-strengen soms genen in ziekteverwekkers kunnen onderdrukken, waardoor de indringers verlamd raken. Het biotechbedrijf gebruikt CRISPR om RNA-strengen in de Cavendish zo te bewerken dat ze genen in TR4 het zwijgen opleggen.
Maar het is niet duidelijk hoe regelgevers over de hele wereld genetisch gemodificeerde bananen zullen begroeten. In 2016 besloot het Amerikaanse ministerie van Landbouw een paddenstoel waarvan het genoom met CRISPR was bewerkt, niet te reguleren, wat suggereert dat ze bewerkte bananen op een vergelijkbare manier zouden kunnen behandelen. En de regeringen van Colombia, Chili, Brazilië, Japan en Israël hebben officiële verklaringen afgelegd waaruit blijkt dat ook zij zich soepel zouden kunnen opstellen tegenover met CRISPR bewerkte gewassen. De Europese Unie heeft echter gezegd dat zij genetisch gemodificeerde gewassen even streng zal beoordelen als andere genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen.
Ortiz steunt de ingenieursinspanningen van onderzoekers, maar hij waarschuwt ervoor zich niet alleen te richten op een biotechnologische oplossing voor de sluipende bananenplaag. Er zijn meer dan duizend andere bananensoorten naast de Cavendish, zegt hij. Ze leveren niet zo’n grote oogst op als de Cavendish, worden niet zo goed vervoerd en smaken niet hetzelfde, maar Ortiz zegt dat commerciële bananenbedrijven zouden kunnen proberen een markt voor deze alternatieve variëteiten te creëren.
“We moeten de beschikbare diversiteit aanboren”, zegt hij, “en een marketingcampagne voeren die zegt dat je ook op andere manieren van de banaan kunt genieten.”