Бананы являются одной из ведущих продовольственных культур в мире после риса, пшеницы и кукурузы, так как всем известны их прекрасные углеводные качества. Почти девяносто процентов продукции бананов потребляется в беднейших странах Африки, Латинской Америки и Азии. В некоторых регионах пюре из бананов является первым твердым кормом для младенцев.
Благодаря своему составу, включающему большое количество углеводов и минералов, они являются основным источником калорий для более чем 500 миллионов жителей тропических стран.
С точки зрения питания, это ведущая в мире плодовая культура, и по экономической ценности она занимает пятое место в мировой торговле среди экономически важных сельскохозяйственных культур.
Недостатки выращивания бананов
Однако, при выращивании бананов фермеры сталкиваются с многочисленными экологическими проблемами, особенно с грибковыми, бактериальными, а также основными угрожающими заболеваниями для людей и животных, такими как вирус бананового типа. Эта проблема еще более усугубляется ограниченным разнообразием сортов бананов во всем мире.
Традиционные методы селекции имеют ограниченный успех из-за низкой стерильности, плоидности и плохого набора семян, кроме того, этот процесс отнимает много времени.
Эти проблемы указывают на необходимость разработки альтернативных стратегий улучшения качества бананов путем развития биотехнологических инструментов, таких как тканевая культура и трансгенные технологии для улучшения качества бананов.
Где выращивают бананы
Банан принадлежит к семейству банановые. Это популярная товарная фруктовая культура, выращиваемая во всем мире в 132 странах со средней производительностью 15 730 кг/га.
Индия является крупнейшим производителем бананов в мире с объемом производства около 29,19 млн. тонн на площади 0,57 млн. гектаров (га), что составляет 19,71% мирового производства.
В Тамил-Наду, которая находится на втором месте по выращиванию бананов, после Индии, банан выращивается на площади более 81 498 га, при этом производство составляет 34,62 тонн.
Банановое культивирование страдает различными заболеваниями. Среди них, болезнь верхушки пучка, вызванная вирусом верхушки пучка бананов (BBTV) и фузариозное увядание, вызванное грибом, Fusarium oxysporum f. sp. Cubense, которые на сегодняшний день являются самыми серьезными заболеваниями.
Традиционная селекция не приносит успеха в обеспечении устойчивости к болезням из-за длительного времени жизни одного поколения данных культур, различных уровней плоидности, отсутствия генетической изменчивости и стерильности большинства съедобных сортов.
Поэтому учеными были предприняты меры по созданию генно-модифицированных бананов, которые будут сохранять все те качества своих предков, но при этом не вызывать серьезных заболеваний.
Трансгенная селекция бананов
В настоящее время разработано несколько методов генетической трансформации бананов:
1. Преобразование бананов с помощью агробактерий
Из генетической информации бананов биотехнологи вырезали необходимый ген, отвечающий как за вкусовые качества данной культуры растений, так и за состав углеводов и минералов.
Этот ген ученые встраивали в плазмиду агробактерии рода Agrobacterium и накапливали его. При этом данный ген проявлял сильную устойчивость к серьезным вирусным заболеваниям.
Затем в искусственных условиях выращивали такие ГМ бананы, исходя из их условий метаболизма.
2. Встраивание в геном бананов ген, вырабатывающий фермент «лизоцим»
Лизоцим человека (HL) ингибирует рост сильнейшего патогена Fusarium oxysporum (FocR4). Для получения трансгенных бананов, устойчивых к данному патогену (F. oxysporum), ученые ввели ген HL сначала в Agrobacterium, а затем в растение.
В результате биотехнологи получили новый сорт ГМ банана, подавляющий рост Fusarium oxysporum (FocR4).
При этом гистохимический и молекулярный анализы в нескольких тканях трансгенных растений показали, что инородные гены стабильно интегрированы в геном бананов и не несут каких-либо последствий как для генома бананов, так и для здоровья человека и животных.
Заключение
Культура бананов ежегодно сталкивается с многочисленными экологическими проблемами. Проблема усугубляется ограниченным разнообразием сортов.
Для многих банановых заболеваний, таких как фузариозный увядание, BBTV, CMV и болезнь Моко, не существует никакого «химического лечения», и уничтожение пораженных растений является единственным способом борьбы с ними.
Более того, стоимость химической обработки увеличивается по мере появления более опасных штаммов или даже становится запретной для мелких фермеров в развивающихся странах или наносит вред окружающей среде.
Эти проблемы указывают на необходимость разработки альтернативных стратегий улучшения качества бананов. Биотехнологические подходы, такие как культура тканей и генетические преобразования, обладают потенциалом для преодоления этого важного заболевания.