Saving Cavendish:Team dyrker verdens første bananer, der er resistente mod Panama

QUT-forskere har udviklet og dyrket modificerede Cavendish-bananer, der er resistente over for den ødelæggende jordbårne svamp Fusarium wilt tropisk race 4 (TR4), også kendt som Panamas sygdom.

I et verdens første GM-feltforsøg udført i stærkt TR4-inficeret jord, en Cavendish -linje transformeret med et gen taget fra en vild banan forblev fuldstændigt TR4 -fri, mens tre andre viste robust modstand. Resultaterne er netop blevet offentliggjort i Naturkommunikation .

Centrale punkter:

• Cavendish Grand Nain blev modificeret med RGA2 -genet, taget fra den TR4-resistente vild, sydøstasiatiske bananarter, Musa acuminata ssp malaccensis
• En modificeret Cavendish-linje (RGA2-3) forblev TR4-fri i forsøgets tre år
• Tre andre linjer modificeret med RGA2 viste stærk modstand, med 20% eller færre planter, der udviser sygdomssymptomer på tre år
• Derimod, 67% -100% af kontrolbananplanterne efter tre år var enten døde eller TR4-inficerede, herunder en Giant Cavendish -variant 218 genereret gennem vævsdyrkning i Taiwan og rapporteret at være tolerant over for TR4
• Forskere fandt, at RGA2 -genaktivitetsniveauet i de modificerede bananer var 'stærkt korreleret' med TR4 -resistens
• Det har vist sig, at Cavendish -bananer også har dette RGA2 -gen naturligt, men det er ikke særlig aktivt
• Ny forskning ser på, hvordan man 'tænder' genet i Cavendish for at gøre dem TR4 -resistente

Feltforsøget, der løb fra 2012 til 2015, blev ledet af fremragende professor James Dale, fra QUT's Center for Tropiske Afgrøder og Biokomponenter. Det blev udført på en kommerciel bananplantage uden for Humpty Doo i det nordlige territorium, der tidligere var ramt af TR4. Jorden blev også stærkt geninficeret med sygdom til forsøget.

Professor Dale sagde, at resultatet var et stort skridt i retning af at beskytte Cavendish globale eksportvirksomhed på 12 milliarder dollars, som er under alvorlig trussel fra virulent TR4.

"Disse resultater er meget spændende, fordi det betyder, at vi har en løsning, der kan bruges til at kontrollere denne sygdom, " han sagde.

"Vi har en Cavendish -banan, der er resistent over for denne svamp, der kan indsættes, efter deregulering, til dyrkning i jord, der har været angrebet af TR4.

"TR4 kan forblive i jorden i mere end 40 år, og der er ingen effektiv kemisk bekæmpelse af det. Det er et kæmpe problem. Det har ødelagt Cavendish -plantager i mange dele af verden, og det spredes hurtigt over Asien.

"Det er en meget betydelig trussel mod kommerciel bananproduktion på verdensplan."

Forskerne har påbegyndt et udvidet feltforsøg på den samme plantage i det nordlige territorium, dyrkning af de fire RGA2 -linjer, der viste modstand i det sidste forsøg, samt nyudviklede linjer af modificerede Cavendish Grand Nain og Williams sorter.

De vil have kapacitet til at vokse op til 9000 planter og kvantificere afgrødeudbyttet i løbet af det femårige forsøg.

"Målet er at vælge den bedste Grand Nain -linje og den bedste Williams -linje til kommerciel udgivelse, "Professor Dale sagde." Mens vi i Australien primært dyrker Williams, i andre dele af verden er Grand Nain meget populær. "

Professor Dale sagde, at sammenhængen mellem RGA2 -genaktiviteten og TR4 -resistens åbnede for ny forskning.

"Vi kan ikke påstå, at RGA2 -genet er genet, der er ansvarligt for resistensen i den oprindelige vilde diploide banan, fordi vi i den modificerede Cavendish væsentligt øgede genets udtryk - aktivitetsniveauet - over dets aktivitet i den vilde banan, " han sagde.

"Men vi har etableret en sammenhæng, og vi har fundet ud af, at RGA2 -genet forekommer naturligt i Cavendish - det er bare ikke særlig aktivt.

"Vi sigter mod at finde en måde at tænde det gen på i Cavendish gennem genredigering. Vi har startet det projekt. Det er ikke let, det er en kompleks proces, der er en vej væk, med fire eller fem års laboratoriearbejde.

"Vi ser også på så mange gener som muligt i den vilde banan og screener dem for at identificere andre resistensgener, ikke kun for resistens over for TR4, men mod andre sygdomme. "

Andre centrale resultater af feltforsøget:

• Ni linjer af Cavendish Grand Nain transformeret med det nematode-afledte Ced9-gen blev også testet, med en linje tilbage TR4-fri i de tre år
• Der var ingen forskel i observeret moden bundtstørrelse mellem de transgene bananer og sund kontrol Cavendish