Bananen onder vuur

Bananen zijn lekkere, gezonde en populaire vruchten. En toch is hun toekomst onzeker. Bananenplantages over de hele wereld worden bedreigd door een reeks infectieziekten. Een recente bevraging (gepubliceerd in 2017) bij meer dan 500 bananenexperts wereldwijd duidde de volgende ziekten aan als de belangrijkste problemen voor de bananenkweek.

 

Boven: Zwarte Sigatokaziekte (Bron: Scot Nelson, Flickr, publiek domein)
Onder: Banana bunchy topziekte (Bron Scot Nelson, Flickr, publiek domein)

 

  1. De Zwarte Sigatokaziekte wordt veroorzaakt door de schimmel Mycosphaerella fijiensis, en is wellicht de belangrijkste bedreiging. Zoals de soortnaam van de schimmel aanduidt, is deze ziekteverwekker het eerst beginnen woekeren op de Fiji-eilanden. De schimmel verspreidt zich vooral op Hawaii, in regio’s met veel regen: opspattend regenwater en wind verspreiden immers zijn sporen. Geïnfecteerde bananenplanten kunnen tot 50% minder opbrengst aan vruchten hebben en om de ziekte onder controle te houden, kan het zijn dat de boeren tot 50 keer op een jaar hun plantage met schimmeldodende middelen moeten besproeien. Er bestaat ondertussen wel een genetisch gemodificeerde bananenvariëteit die resistent is tegen deze schimmelziekte, ontwikkeld aan de KULeuven.
  2. Ook het banana bunchy top virus werd voor het eerst aangetroffen op Fiji, in 1879. Het virus wordt verspreid door de bananenbladluis (Pentalonia nigronervosa) en besmette planten groeien slecht en brengen geen vruchten voort. De enige manier om deze ziekte onder controle te houden is het bestrijden van de bladluizen.
  3. De Panamaziekte is te wijten aan de schimmel Fusarium oxysporum. In de jaren vijftig heeft een eerste uitbraak van deze ziekte de commerciële bananenteelt van de bananenvariëteit Gros Michel bijna tenietgedaan. De infectie dwong producenten om over te schakelen naar andere, ziektebestendige cultivars. Momenteel bedreigt een nieuwe uitbraak de productie van de meest populaire cultivar van vandaag, de Cavendishbanaan. De enige manier om deze ziekte te bestrijden is het optrekken van schutskringen rond besmette plantages. Fungiciden en andere (chemische en biologische) bestrijdingsmiddelen zijn immers niet succesvol gebleken, vooral niet in het veld. Wetenschappers stellen op dit moment vooral hun hoop op de ontwikkeling (via genetische modificatie) van bananenplanten die ongevoelig zijn voor de Fusarium-schimmel. Helaas zijn de inspanningen om zo een variëteit te ontwikkelen, tot nog toe niet succesvol gebleken: elke poging leidde tot planten die minder vruchten voortbrachten.
  4. Verschillende bacteriesoorten zorgen voor een infectie van het watertransportsysteem in de plant. Doordat de plant onvoldoende water kan opnemen, verwelkt hij.Xanthomonas campestris pv. musacearum heeft de voorbije jaren vooral in Centraal- en Oost-Afrika lelijk huisgehouden. De wereldwijd verspreide bacterie Ralstonia solanacearum is verantwoordelijk voor de ziekten Moko, Bugtok en de banana blood disease. De ziekte tast niet alleen de banaan aan, maar ook andere planten zoals de tomaat, de tabak en de aardappel. Is een plant geïnfecteerd met Ralstonia solanacearum, dan vergelen en verwelken in eerste instantie de oudere bladeren.De vruchten blijven klein en rotten uiteindelijk weg. Daarnaast kunnen bloemen zwart worden en verschrompelen. De enige bescherming tegen deze ziekte is het weghalen en vernietigen van de besmette planten en het instellen van een schutkring.

En alsof dat alles niet genoeg is, bedreigen ook een aantal nematoden- en snuitkeversoorten de bananenplantages.

Bananen besmet met de Panamaziekte (Bron: Scot Nelson, Flickr, publiek domein)

 

Cosmopolites sordidus, de bananensnuitkever (Bron: Scot Nelson, Flickr, publiek domein)

 

Overzicht van waar welke bananenziekte woedt.
x: ziekte aanwezig, ?: ziekte in bepaalde delen aanwezig, -: ziekte niet aanwezig
Voor de verklaring van de genotypes – zie verderop.

Rodochlamys, Australimusa en Callimusa zijn andere bananensoorten.
Bron: Rapport PIM Biodiversity MusaDiversity

 

Wat maakt bananen zo gevoelig voor deze infecties (meer dan andere planten)? Het antwoord daarop ligt in de genetica van deze planten. We vermeldden eerder al dat de huidige commerciële banaan, Musa x paradaisica, een hybride soort is, afkomstig van een kruising tussen de twee natuurlijke oudersoorten Musa acuminata en Musa balbisiana. Uiteraard is het verhaal complexer dan dat. Bij het ontstaan van de moderne eetbare banaan zijn immers twee processen opgetreden: parthenocarpie en polyploidie.

 

Parthenocarpie bij de watermeloen levert zaadloze vruchten op.
Bron: Steven Depolo, Flickr, CC BY 2.0

 

Parthenocarpie is een proces waarbij er zich uit het vruchtbeginsel van een bloem toch een vrucht begint te vormen, zonder dat de eicellen in dat vruchtbeginsel door een pollenkorrel werden bevrucht. Daardoor ontwikkelen de zaden zich niet, en ontstaat er een zaadloze vrucht. Dit kan via doorgedreven selectie van landbouwgewassen, maar kan ook vrij voorkomen in de natuur. De plant kan zich dan wel enkel vegetatief voortplanten.

Polyploidie is een proces waarbij het normale aantal chromosomen in de cellen van een plant verandert. Normale planten bevatten twee exemplaren van elk chromosoom in elk van hun cellen (en dus ook twee allelen van elk gen). Ze beschikken zo over twee versies van hun hele genoom. Dergelijke cellen zijn diploïd (2n). Hun geslachtscellen ontstaan na een meiose of reductiedeling, en bevatten slechts één kopie van elk chromosoom (of gen). Wanneer er tijdens die meiose echter iets fout gaat, en het DNA wordt niet of onevenwichtig over de dochtercellen verdeeld, ontstaan er cellen met een afwijkende ploïdie. Omdat alle DNA van dezelfde oudersoort afkomstig is, spreken we van autopolyploïde planten. Natuurlijke hybridisatie tussen vruchtbare ouderlijke planten met verschillende niveaus van polyploïdie kan nieuwe planten produceren met een intermediaire ploïdie: zo kan een triploïde (3n) plant ontstaan door kruising tussen een diploïde en tetraploïde (4n), of een hexaploïde (6n) plant door kruising tussen een diploïde (2n) en een octoploïde (8n).

 

Bron: Rasbak, Dutch Wikipedia, CC BY-SA 3.0

 

In het geval van de banaan startte het hele proces minstens 7000 jaar geleden in Zuidoost-Azië, toen de mens de banaan begon te domesticeren. Hierbij traden hybridisaties tussen diverse soorten en ondersoorten op, en dit werd verder gestimuleerd doordat de mensen die deze bananen aten, deze nieuwe varianten meenamen wanneer ze doorheen de hele regio begonnen rond te zwerven. Deze mensen selecteerden ook de lekkerste, best eetbare en makkelijkst te kweken varianten, en zo ontstond de huidige genetische verscheidenheid aan bananen. Het schema hierboven geeft wat meer informatie. Musa acuminata stellen we hierbij voor als bananen met als genotype AA, de bananen van de soort Musa balbisiana stellen we voor met genotype BB. Uit deze twee oudersoorten kwamen verschillende genetische varianten voort: zowel bananen die enkel genen hebben overgehouden van Musa acuminata (de rassen met het diploïde genotype AA, het triploïde genotype AAA of het tetraploïde AAAA). Uit de hybride tussenvorm, die was ontstaan bij de kruising tussen Musa acuminata en Musa balbisiana ontstonden de genotypen AB, AAB, ABB en AABB. En het plaatje wordt helemaal complex doordat ook de soorten Australimusa, Musa textilis en Musa schizocarpa mee in het genetische bad werden getrokken. Niet dat die variatie nog echt duidelijk te zien is in de wereldproductie van de banaan: zo ongeveer de helft van alle bananen behoort tot één enkel triploïd genotype AAA, de Cavendishbanaan.

Nu zijn triploïde planten niet vruchtbaar. De eerste landbouwers moeten daarom hun bananenplantages zijn beginnen uitbouwen door hun planten te stekken. Het resultaat van dat stekken is nog steeds zichtbaar vandaag. Elke Cavendish is genetisch identiek. Daardoor heeft elke Cavendishbanaan dezelfde aangename smaak, dezelfde kromme vorm maar tegelijk dezelfde vatbaarheid voor een bepaalde ziekte. En omdat de bananen niet meer kunnen kruisen met andere variëteiten, omwille van hun triploïde genetica, kunnen ze ook op die manier geen nieuwe genetische eigenschappen meer bekomen. Ook niet om zich te verdedigen tegen de Panamaziekte, de Sigatokaziekte of een andere infectie die nog kan opduiken. De Gros Michel, de bananenvariëteit die tot de jaren 1950 zeer populair was, is hieraan ten onder gegaan.

De steriele banaan zit zo vastgeketend in zijn eigen genetica.

 

De Cavendish, een mooie, zoete dessertbanaan, ligt overal ter wereld in de supermarkt. De vrucht wordt op industriële schaal gekweekt op commerciële plantages in de hele tropische regio.
Bron: Kcdtsg, Wikipedia, publiek domein

 

Deze blogpost is een aanvulling op Elementair, onze podcast over wetenschap, hier te vinden op Spotify.

Deze podcast wordt gesteund door het Fonds Ernest Solvay via de Koning Boudewijnstichting

Geplaatst door Geert op 21/11/2019 om 13:26