香蕉 - 尖孢镰刀菌互作机理及抗病育种研究进展

由土壤真菌 Fusarium oxysporum f. sp. cubense（Foc）引起的香蕉镰刀菌枯萎病是全世界范围内严重威胁香蕉生产的毁灭性病害。目前已发现 Foc 的 4 个生理小种。20 世纪 70 年代，Foc 1 号生理小种造成我国华南地区的龙牙蕉和粉蕉种植园大面积发病；90 年代中后期，在广东省的香牙蕉种植园发现 Foc 4 号生理小种，并且迅速向其他香蕉产区蔓延。目前，国内各香蕉主产区均有报道发生 Foc 4 号生理小种引起的香蕉枯萎病，该病已成为制约我国香蕉生产的最主要因素。对香蕉枯萎病菌侵染过程以及香蕉枯萎病致病机理、抗性机制、抗病品种选育、抗性种质筛选及抗病性鉴定、防治等多个领域取得的研究进展进行了概述，并对今后研究方向进行了展望，主要包括：（1）在继续研究已有抗病品种对 Foc TR4 抗性的同时，要进一步深入研究 Cavendish 对Foc 1 号生理小种的抗性；（2）利用已经建立的香蕉 CRISPR/Cas9 基因编辑技术体系，获得香蕉枯萎病抗病品种，并进一步应用寄主植物诱导的基因沉默技术（HIGS）获得更加持久稳定的抗病性；（3）将已经建立的香蕉试管苗离体水培系统应用于香蕉-Foc 互作研究。     

香蕉对枯萎病的抗性机制研究现状与展望

重点对香蕉抗枯萎病的细胞生物学机制、激素及信号传导途径、抗病基因分离鉴定以及基于多组学挖掘香蕉抗枯萎病基因的策略等方面的研究进行概述,以期为进一步揭示香蕉对枯萎病的抗性机制研究提供参考。     

香蕉对尖孢镰刀菌热带4号小种的抗性评价方法的建立

为了准确快速地评价香蕉对枯萎病病原菌尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense）热带4号小种（Tropical race 4,Foc TR4）的抗性,在温室条件下以浸根法和改良的灌根法将Foc TR4接种至不同抗性的香蕉品种,比较分析接种后香蕉的发病情况,并检测了两个Foc TR4的特异引物的扩增效率,以完善评价方法。结果显示,利用两种方法接种都能体现香蕉的抗性,但改良的灌根法在孢子浓度为1 × 10⁴时的接种效果最好,接种后各品种发病情况与品种本身的实际抗性最为接近。特异引物Foc TR4 F/R的扩增效率较高,1次和2次PCR分别能有效检测发病等级为3和1以上的香蕉球茎。     

转录组分析超表达MpICE1香蕉抗枯萎病机理

前期研究发现在香蕉中超表达大蕉(Musa spp. ‘Lingchuan Dajiao’)MpICE1能显著提高香蕉抗枯萎病能力,为进一步揭示其分子机理,通过转录组对接种Foc TR4前0 d和接种后7、14 d的野生型和超表达MpICE1香蕉(Musa spp. ‘Brazil’)的根部中差异表达基因进行分析。结果表明,在接种前超表达MpICE1香蕉可诱导一系列基因的高表达,且这些高表达的基因富集在苯丙烷合成、黄酮合成、ABC转运蛋白、MAPK信号传导和戊糖、葡萄糖醛酸转换等途径中,与细胞壁结构和功能相关。MpICE1的超表达可能会增强香蕉的基础免疫反应,从而对Foc TR4的抗性增强。另外,接种Foc TR4后,超表达MpICE1香蕉接种前0 d高表达的大部分基因表达量开始下降,到7 d时达到相对稳定的状态。对差异表达基因进一步分析发现,编码12–氧–植物二烯酸还原酶的基因(Ma06＿g18840)可能是MpICE1的靶基因,且其表达量受MpICE1的抑制,与氧化脂质(JA和OPDA)代谢相关,可能通过JA或OPDA信号途径调节根部细胞壁结构。泛素碳端水解酶(Ubiquitin c...     

三个南方主栽香蕉品种对低钾胁迫的生理响应分析

【目的】筛选耐低钾高效型香蕉品种,为在缺钾严重的广东地区推广耐低钾高效的香蕉品种提供 依据。【方法】以广东主导香蕉品种粉杂 1 号、南天黄、巴西为材料,设计正常钾（NK）和低钾（LK）水培试 验,测定与钾营养有关的生理指标,从生物量、生理学特征和矿质营养方面进行比较。【结果】与正常钾相比, 低钾处理 30 d 南天黄的假茎粗、株高、鲜质量、干质量降低幅度最小,南天黄整株干质量降低幅度为 9.87%, 分别为粉杂 1 号和巴西的 49.87%、54.32%;虽然低钾处理后粉杂 1 号的根系活力和整株可溶性糖含量比巴西和 南天黄偏高,但南天黄的氮磷积累量均无显著差异,而其他两个品种有显著差异;南天黄每株平均降低钾积累 量为 47 g,分别为粉杂 1 号和巴西的 65.28%、75.81%,且只有南天黄的地上部钾的分配比率在低钾处理后升高; 两次结果显示南天黄的钾效率系数最高,粉杂 1 号次之,巴西最低。【结论】南天黄比粉杂 1 号更耐低钾,对 低钾胁迫不敏感,而粉杂 1 号与巴西对低钾胁迫敏感。南天黄是 3 个品种中最耐低钾胁迫品种。     

‘巴西蕉’离体芽的化学诱变和抗镰刀菌酸材料的筛选

在离体条件下,以我国主栽香蕉品种‘巴西蕉’(Musa AAA Cavendish)的多芽体和不定芽为材料,采用EMS和NaN3对其进行诱变处理,以镰刀菌酸毒素为选择压,筛选抗镰刀菌酸的材料。结果表明,EMS和NaN3诱变处理多芽体适宜的浓度和时间组合分别为1.6%+3h和2g/L+3h,NaN3诱变处理不定芽适宜的浓度和时间组合为2g/L+1h。镰刀菌酸毒素筛选多芽体和不定芽适宜浓度范围分别为36～45mg/L和10～20mg/L,筛选获得的多芽体和不定芽多次继代培养后仍保持对镰刀菌酸的抗性。本研究可为香蕉抗枯萎病育种提供有价值的材料和技术参考。     

香蕉抗寒分子机制研究进展

香蕉是世界上最受欢迎的水果之一,也是第四大粮食作物,低温是影响其种植区域、生长发育、产量和品质的重要环境因素.近年来,随着基因组学和蛋白质组学等分子生物学技术的深入发展,香蕉抗寒分子机制的研究取得了较大进展,笔者重点从生物膜、磷酸化信号通路、基因表达、蛋白表达4个层面综述香蕉品种抗寒性差异的分子机制和调控途径,旨在为香...     

香蕉CRISPR/Cas9基因编辑技术体系的建立

【目的】建立香蕉CRISPR/Cas9基因编辑技术体系,为在香蕉上利用CRISPR/CAS9技术开展香蕉基因功能研究和香蕉育种工作开辟新的路径。【方法】根据香蕉A基因组八氢番茄红素脱氢酶(phytoene dehydrogenase,PDS)基因组序列,利用在线工具ZiFiT Targeter Version 4.2确定合适的CRISPR/Cas9靶标序列,选择其中一个位点作为靶标位点,设计包含靶标基因MaPDS序列的sgRNA。利用一套改良的CRISPR/Cas9多靶点载体系统,以pYLg RNA-Lac Z-U6a质粒为模版,Overlapping PCR法构建U6a-sgRNA表达盒,再利用Golden Gate Cloning法将U6a-sgRNA表达盒克隆到pYLCRISPR/Cas9载体中,构建以MaPDS为靶标基因的pYLCRISPR/Cas9-sgRNA载体。构建的质粒含Cas9p和sgRNA表达盒,其中Cas9p由P_(Ubi)启动子驱动,sgRNA由水稻来源的RNA启动子U6a驱动。将构建好的载体转入农杆菌EHA105,转化香蕉主栽品种巴西蕉胚性细胞悬浮系,获得抗性再生植株。设计PCR引物扩增包含靶标序列的MaPDS序列片段,检测和分析再生植株MaPDS被编辑的情况。【结果】试验选择MaPDS作为CRISPR/Cas9靶标基因,设计一个靶标位点,利用Overlapping PCR法获得了U6a-sgRNA表达盒,利用Golden Gate Cloning法将其克隆到pYLCRISPR/Cas9的Bsa I位点,成功构建了针对MaPDS的pYLCRISPR/Cas9-sgRNA载体。经过农杆菌浸染、抗性筛选、抗性胚诱导、萌发及生根,最终获得抗性独立转化株系129个。其中,71个株系出现白化表型,产生白化表型的几率达55%。失绿突变体的出现意味着MaPDS蛋白功能丧失。随机取转化株系中的白化表型株系33个和正常表型株系14个,提取其叶片基因组DNA,扩增含有MaPDS的靶位点片段,序列分析结果表明,白化表型株系的MaPDS靶位点序列发生了基因编辑。主要是在靶位点附近增加1个碱基T或A,或是在靶位点附近或下游发生碱基颠换或转换,出现非靶标位点突变。这些突变形式均能导致MaPDS蛋白翻译错误,从而使MaPDS蛋白丧失功能,表现为白化。转化株系中表型正常植株的MaPDS靶位点序列与野生型一致,未检测到变异。【结论】成功在香蕉体内实现了对内源MaPDS的定点敲除,获得了基因定点敲除的突变体株系,为进一步利用基因编辑技术在香蕉上的应用奠定了基础。     

香蕉果实酵母双杂交文库的构建及后熟转录因子MaMADS2互作蛋白筛选

[目的]本文旨在鉴定香蕉果实后熟关键调控因子MaMADS2的互作蛋白，深入解析MaMADS2影响香蕉果实后熟过程的分子机制。[方法]以MaMADS2为诱饵利用酵母双杂交文库获得候选互作蛋白，通过克隆候选互作基因编码区进行点对点酵母双杂交试验来验证互作情况；利用转录组学分析互作蛋白相关基因在后熟过程中的表达情况；利用双分子荧光互补试验鉴定重要互作蛋白与MaMADS2的互作；最后用蛋白免疫印迹分析MaMADS2蛋白在香蕉后熟过程中的表达。[结果]成功构建了果实在乙烯利催熟下的cDNA文库，初级和次级文库的库容分别为2.9×10⁶和3.2×10⁶ CFU·mL^-1,平均插入片段大小在1 200 bp以上，可满足后续酵母双杂交筛选的要求。最终共鉴定出7个互作蛋白，其中有2个MADS-box转录因子，3个E3泛素连接酶，2个具有转录抑制作用的蛋白。转录组数据表明，乙烯利可抑制2个MADS-box基因的表达，而1-甲基环丙烯(1-MCP)对其表达起诱导作用。双分子荧光互补试验表明，MaMADS2与MADS-box转录因子Ma04＿p...