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Oct. 25 2019

香蕉可能要滅絕了,但蕉農們卻玩起了手機?

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  • 香蕉是世界上消耗量最大的水果之一| Pixabay

  • 好吃的香蕉| Pixabay

  • 各個品種的香蕉,最右為香芽蕉| Wikimedia Commons

  • 香蕉種植園| Pixabay

  • 用手機APP對香蕉疾病進行早期檢測 I CIAT

  • APP的使用界面| CIAT

香蕉面臨「滅頂之災」,AI或許能幫忙!

香蕉是世界上消耗量最大的水果之一| Pixabay

對於香蕉這種顏值高、味道好、對懶人友好的水果,大多數人應該都不會拒絕。據統計,香蕉是世界上消耗量最大的水果之一,2018年全世界範圍出口總量就超過2300萬噸。然而,或許你還不知道,這種水果已經經歷過一次「滅頂之災」,並且正在或即將經歷第二次嚴峻考驗。

大米七的滅頂之災

我們現在吃的香蕉,最早的祖先可追溯到東南亞一個叫小果野蕉(Musa acuminata)的野生品種,它的果實中有很多又大又硬的種子,並不能吃。但是隨著人類對香蕉的不斷馴化和選育,它終於變成了果肉飽滿、無籽好吃的樣子。隨後,世界上便開始大規模種植香蕉,讓它走上了商業化的道路。曾經,種植面積最廣的品種是大米七香蕉(Gros Michel banana),傳說中它的味道更為濃郁香甜,並且皮厚耐儲存的優點讓它可以走出原產地,成為全世界人民的愛果。

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好吃的香蕉| Pixabay

但是,就在上個世紀初,一種可怕的香蕉黃葉病讓大麥克的生命危在旦夕,成片的香蕉樹枯萎死亡,導致這種疾病的病原體是黃葉病熱帶1號(TR1),是一種由尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)造成的疾病。

由於現有商業化種植的香蕉是三倍體(triploid),無法產生可以繁育後代的種子,所有香蕉的種植均來自無性繁殖。但從進化生物學角度來看,只有具備足夠的遺傳多樣性,才能夠保證物種的健康和延續。上個世紀中期,在大米七香蕉經歷了黃葉病的洗劫過後,世界上絕大多數香蕉種植園都中了招。

還好我們找到了一個對TR1具有抵抗性的品種──香芽蕉(Cavendish banana),也得以讓香蕉在今天還能出現在我們的餐桌上。

各個品種的香蕉,最右為香芽蕉| Wikimedia Commons

枯萎病捲土重來

上個世紀90年代,東南亞地區發現了TR1的異變,黃葉病熱帶4號(TR4)。由於香芽蕉對這種類型的真菌沒有抵抗力,且目前還沒有任何有效的治療方法,僅有的手段就是控制真菌的感染蔓延,人們十分擔心「香蕉癌症」會捲土重來。

據聯合國糧食和農業組織(FAO)的數據顯示,目前由TR4造成的經濟損失在印度尼西亞達1.21億美元,臺灣2.53億美元,馬來西亞達1400萬美元。為了遏製香蕉感染的進一步惡化,FAO投入了9800萬美元用於開展防治香蕉黃葉病和培育新的抗性植株的全球計畫。

香蕉種植園| Pixabay

但是,在如今人口和商業全球化的趨勢下,這些措施只可能延緩這種香蕉疾病的蔓延,無法真正阻止香蕉受到危害。事實上,2013年,TR4首次在約旦發現。而在2019年8月,哥倫比亞首次檢測到TR4,表明這種對香蕉具有致死性的真菌傳播到了香蕉主產區之一的拉丁美洲,哥倫比亞成為第一個受到波及的國家。為此,哥倫比亞農業研究所(ICA)宣布進入「國家緊急」狀態。

小APP幫大忙

這種態勢使得對各個香蕉種植園進行密切監測變得格外重要,尤其是那些小型種植園。最近,來自哥倫比亞國際熱帶農業中心(CIAT)、印度伊瑪彥姆農業和技術研究院(IIAT)及美國德州農工大學(Texas A&M University)的科學家們設計了一款手機APP,它可以對5種常見的香蕉疾病進行早期檢測,讓農民們可以及時地作出反應,阻止疾病的傳播蔓延。這項成果最近發表在《種植方法》(Plant Methods期刊上。來自CIAT的科學家邁可.高梅茲.塞爾瓦拉(Michael Gomez Selvaraj)是文章作者之一,他稱,如今這個APP檢測的準確率已經達到90%。

用手機APP對香蕉疾病進行早期檢測 I CIAT

這款名為Tumaini(斯瓦希里語中意為「希望」)的APP,利用了超過2萬張感染了黃單胞菌、尖孢鐮刀菌、黑斑病和黃斑病、香蕉束頂病毒和象鼻蟲的香蕉植株的照片,建立了數據庫。蕉農在使用時只需拍一張照片,與數據庫中圖片進行比對,就能判斷香蕉是否具有染病風險。目前已經在哥倫比亞、剛果共和國、印度、貝寧、中國和烏干達進行了測試。在未來,這個APP將對安卓操作系統免費提供,包括西班牙語、英語、法語、斯瓦希里語和泰米爾語的版本。

APP本身操作非常簡單且視覺化程度極強,即使不識字的蕉農也同樣可以使用。對於小型種植園的蕉農來講,及時獲取最新知識的途徑和能力都非常有限;而對於科研人員來講,走遍各個種植園收集疫情訊息更是難上加難,這個APP的出現恰恰為蕉農和科研人員間架起了一座橋樑,讓訊息流通更加順暢。

APP的使用界面| CIAT

來自生物技術公司KeyGene的香蕉專家費爾南多.賈西亞-巴斯蒂達斯(Fernando García-Bastidas)提到,最初只在6個國家檢測到了TR4,如今已達18個國家,而事實上可能更多的國家有這種真菌。這些真菌可能粘在遊客的鞋子上,在遊覽觀光的途中進入香蕉園。

Tumaini這款APP比人眼要厲害得多,儘管它無法區分特定品系的真菌,但認出尖孢鐮刀菌是沒問題的。它讓監控疫情和早期診斷成為可能,一旦發現問題就會啟動預警,讓負責的相關機構可以更加快速地採取行動。

塞爾瓦拉補充說,蕉農使用這款APP愈頻繁,它的準確性就會愈好。因為APP接收到了更多的訊息,受到的訓練效果就會更好,檢測的靈敏度和準確性都會提高。

儘管這款軟件是為了香蕉定制的,但只要建立相應的數據庫,這個系統同樣可以應用到其它作物上,比如木薯、豆類和棕櫚,科學家們都對此報以很高的期望。在未來,研究者還希望它可以與衛星相連接,實現對農作物病蟲害的衛星監測。

這款AI小幫手,無疑是香蕉種植者,甚至所有香蕉愛好者的福音。但是,香蕉本身缺乏遺傳多樣性的致命弱點依舊存在,也許現有的香蕉品種可以熬過TR4的感染,但說不准未來何時又會出現新型真菌,對香蕉產生衝擊。我們只能期待科學家們培育出更好的品種、研發出有效可行的香蕉疾病監測系統,不讓香蕉離開我們的生活。(審稿:Yuki)

參考資料:

[1].https://www.scidev.net/global/farming/news/mobile-app-shows-promise-as-banana-disease-spreads.html

[2].Li, Lin-Feng, and Xue-Jun Ge. "Origin and domestication of cultivated banana." Ecological Genetics and Genomics 2 (2017): 1-2.

[3].Food and Agriculture Organization of the United Nations, Combatting Fusarium Wilt Disease of Banana, 2016

[4].全球計畫旨在遏制世界香蕉面臨的嚴重威脅http://www.fao.org/news/story/zh/item/1044990/icode/

[5]. https://daily.zhihu.com/story/9702005

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