Effects of Various Carbon Sources and Their Combinations on in vitro Growth and Photosynthesis of Banana Plantlets

abstract

The effects of various carbon sources, sucrose, glucose and fructose alone or in combination on the in vitro growth of banana plantlets were studied. Banana plants were cultured on the media supplemented with these carbon sources at 0.08 M for 13 weeks. The water potential of the medium was the highest in the medium supplemented with sucrose + glucose (-0.3 MPa), and was significantly lower in the medium supplemented with fructose alone or in combination with other carbon sources (-0.7 to -1.0 MPa) than in the other media. The leaf water potential was also the highest in the plants cultured on the medium supplemented with sucrose + glucose, and lowest in the plants cultured on that with fructose. The leaf water potential of plants cultured on sucrose + glucose, sucrose and glucose correlated well with their growth and photosynthetic activity, but the correlation was not observed in the plants cultured on fructose alone or in combination with other carbon sources. Plants cultured on fructose had a lower chlorophyll content (400 ptg dm^-2) and lower photosynthetic rate (3 μmol02 m^-2 s^-1) than those cultured on sucrose + glucose (15,950 μgdm^-2 for chlorophyll and 8.5 μmol02 m^-2 s^-1 for photosynthesis), and these differences were statistically significant. Both chlorophyll content and photosynthetic oxygen evolution were the highest in the plants cultured on sucrose + glucose, and the superior growth of plants on this medium was attributed to their high photosynthetic efficiency.     

香蕉对砷镉铅的富集转运特征及土壤重金属安全阈值

建立土壤重金属安全阈值是保障我国农产品质量安全的一道重要屏障.本研究通过盆栽模拟实验研究香蕉对砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)3种重金属的富集转运特点,进一步通过建立香蕉茎叶与土壤As、Cd、Pb总量和有效态含量的关系,推导香蕉种植系统的土壤As、Cd、Pb的安全阈值.结果显示,Cd、Pb对香蕉生物量表现出"低促高抑...     

福州旗山野生蕉(Musa spp.,AB Group)试管苗Mn-SOD基因克隆及生物信息学分析

以旗山野生蕉(Musa spp.,AB group)试管苗幼嫩叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆获得野生蕉试管苗Mn-SOD基因c DNA序列。结果表明:旗山野生蕉Mn-SOD的c DNA全长序列共831 bp,其中5′UTR为137 bp,3′UTR为151 bp,3′端含有17个poly(A)尾。开放阅读框(ORF)共有543个碱基组成,编码181个氨基酸。蛋白理化性质预测结果显示:Mn-SOD蛋白分子量为20 108.8 u,等电点7.92,属于碱性蛋白。     

香蕉基因组学研究20年：成就与挑战

香蕉基因组学研究已逾20年,取得了一些进展。本文从全基因组测序、亚基因组分化、基因水平上的染色体结构变异、多倍体背景下的染色体交换及基因组扩张与功能等5个方面,论述了香蕉基因组学研究取得的进展,并对未来基因组学研究的重点方向进行了展望。     

香蕉ACC合成酶cDNA5‘末端的快速扩增

采用cDNA末端快速扩增（Rapid amplification of cDNA ends,RACE）的方法对香蕉ACC合成酶的cDNA5'末端进行了扩增，获得677bp的产物，序列测定的结果表明，其中一个连续编码149个氨基酸，其序列含有ACC合成酶的第一和第二保守区和一段长230bp的非翻译区。     

香蕉新品系"热蕉11号"植株及果实性状的观测与分析

报道来源于台湾北蕉田间芽变体的香蕉新品系"热蕉11号"在香蕉种质资源圃中所表现的生物学特性。观测和分析结果表明:1、假茎高度比巴西蕉略低而比北蕉略高、围度则大于巴西蕉和北蕉,株型表现为粗壮、叶片宽大较紧密。2、产量高于巴西蕉和北蕉;果型外观漂亮整齐、大小适宜,果实主要营养成分指标含量也高于巴西蕉和北蕉,内在品质较好。3、叶片POD同工酶谱带有13条,"热蕉11号"多了1条强谱带4,缺乏谱带5,这说明与巴西蕉和北蕉比较,有明显遗传上差异的可能性。     

枯草芽胞杆菌TR21叶腋喷施防治巴西蕉枯萎病

枯草芽孢杆菌TR21是一株植物内生菌,能够通过叶腋接种在香蕉体内定殖。采用叶腋接种法研究TR21对盆栽巴西蕉枯萎病的防治效果,并在大田采用随机区组试验设计,研究叶腋喷施TR21对巴西蕉枯萎病的防治效果和对巴西蕉挂果情况的影响。盆栽试验结果表明,按每次5.0×108 cfu/株的接种量,每隔10 d使用1次,连续使用4次,以地上部分萎蔫程度统计,30 d防效为(89.42±7.81)%,40 d防效为(85.95±2.77)%;结合地上部分萎蔫程度和球茎解剖结果统计,40 d防效为(79.32±4.49)%。从2008年4月至2009年2月进行田间试验,每次按1.8×108 cfu/株的用量,每隔10 d喷施1次,连续处理的植株到收获结束后,香蕉枯萎病发病率为(20.27±7.02)%,显著低于清水处理,防效达到61.92%。处理区2008年9月份的总挂果率达到25.00%,显著高于对照(3.13%),10月份的总挂果率为62.75%,高于对照(56.52%),但差异不显著。说明枯草芽孢杆菌TR21可以通过叶腋喷施接种防治巴西蕉枯萎病。     

香蕉根际促生菌的研究展望

植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)是一类具有促进作物生长并增加产量的作用,兼有抑制植物病原菌、根际有害微生物的根际微生物,作为生物肥料和生物农药的重要资源库,PGPR相关研究受到越来越多的重视。着重从PGPR的概念演变、功能机制、研究手段及应用现状等方面进行综述,并在分析香蕉根际促生菌研究现状的基础上,对香蕉PGPR研究的理论意义和现实意义提出讨论与展望。     

香蕉TGA转录因子家族的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.Cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病是我国香蕉的主要病害之一,严重影响香蕉的产量和品质.TGA防御反应基因在香蕉应对尖孢镰刀菌胁迫的应答转录调控过程中至关重要.本研究以拟南芥TGA转录因子家族成员蛋白为查询序列,在香蕉基因组数据库中Blast筛选出TGA转...     

香蕉果肉类胡萝卜素提取与测定方法

大规模开展香蕉类胡萝卜素种质资源评价,发掘高类胡萝卜素的品种资源,提高主栽品种中类胡萝卜素的含量,对于提升香蕉产业竞争力具有重要的作用。开展此项研究需要建立高效的香蕉果肉类胡萝卜素提取和测定体系。本文拟建立基于超高效液相色谱仪（Agilent 1290）,适用于香蕉果肉的类胡萝卜素提取及测定的方法。利用YMC-C30色谱柱,在450 nm检测波长和柱温20℃条件下,比较了不同的料液比（g:mL,1:6、1:9、1:12、1:15）、定容溶液的比例（V:V,MTBE:甲醇=1:0、1:1、1:2）、流动相（V:V,甲醇:乙腈=4:0、3:1、2:2、1:3、0:4）、流速（0.6、0.8、1.2 mL/min）等对类胡萝卜素组分鉴定和含量测定的影响。结果表明,当提取试剂正己烷:丙酮:无水乙醇=2:1:1（V:V:V）,果肉与提取试剂的料液比为1:9,超声波破碎30 min,重复3次,定容溶液MTBE:甲醇=1:1时,香蕉类胡萝卜素组分分离的效果最好。当色谱条件A相以甲醇:乙腈,B相以MTBE（100%）为流动相,进样量为10 μL,流速为1 mL/min进行梯度洗脱时,可以很好的鉴定并分离类胡萝卜素的主要组分。利用优化后的体系进行检测不同类胡萝卜素含量的香蕉品种,发现香蕉果肉中的主要类胡萝卜素组分为叶黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素。高类胡萝卜素含量的‘French somber’香蕉品种约含9.79 μg/g,而低含量的‘中蕉8号’香蕉品种只有约0.201 μg/g,这也表明不同香蕉品种中类胡萝卜素的含量差异相对较大。本文中以香蕉果肉为材料所建立的类胡萝卜素提取与检测方法,操作简单,精确度高,为科研工作者在香蕉类胡萝卜素的功能研究方面提供参考。     

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种菌株侵染和定殖巴西蕉和粉蕉根系的观察

尖孢镰刀菌古巴专化型1号和4号生理小种菌株对巴西蕉和粉蕉的致病性不同,其在巴西蕉和粉蕉根系的侵染和定殖过程是否不同仍未阐明。笔者将绿色荧光蛋白标记的1号（T320）和4号（B2-63）生理小种菌株分别接种巴西蕉和粉蕉,借助激光共聚焦显微镜观察侵染过程。发现这2个生理小种菌株菌丝均可沿巴西蕉和粉蕉根系表层细胞之间的凹槽生长,并进一步侵入维管束;而且B2-63侵入粉蕉根系维管束快于其侵入巴西蕉根系维管束。在接种T320 菌株15 d后,在轻微褐变的巴西蕉球茎组织中未观察到其菌丝体,而在褐变粉蕉球茎中可观察到。推测T320在粉蕉根系维管束中的扩展较其在巴西蕉根系维管束中的扩展容易。结果为进一步研究尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种与不同基因型香蕉的互作奠定基础。     

解磷细菌筛选鉴定及其在香草兰上的应用效果研究

香草兰为喜磷作物,施用解磷微生物可减少肥料施用量,促进作物生长。采用磷酸盐生长培养基从香草兰种植园中筛选到6株可解磷的细菌,通过NBRIP液体培养基摇床培养3 d后,菌株V-29培养液中可溶性磷含量最高,达到475.3μg/m L。经16S r DNA分子鉴定该菌株为伯克霍尔德氏菌。通过温室盆栽试验研究了施用V-29及其制得的微生物有机肥料在香草兰上的应用效果。结果表明:施用由解磷细菌制得的微生物有机肥可显著提高香草兰茎蔓及根系干重,但单独接种解磷细菌处理与对照相比,差异不显著;施用微生物有机肥及接种解磷细菌均可提高土壤有效磷和植株全磷含量。     

香蕉柠檬酸合酶基因MaGCS的克隆及生物信息学分析

采用RACE-PCR的方法首次在香蕉中获得一个柠檬酸合酶基因的cDNA序列。经序列测定和Blastx比对分析表明，该cDNA全长1 885bp，编码513个氨基酸残基，具有植物柠檬酸合酶基因的特征结构域，并与其他植物来源的乙醛酸循环体的柠檬酸合酶具有很高的序列相似性，将其命名为MaGCS(Musa glyoxysomal citrate synthase)，并对其进行生物信息学分析，初步预测其理化性质及功能等。     

福州宦溪野生蕉（Musa spp.，AB group）2个PSAG成员的克隆及生物信息学分析

植物光系统Ⅰ反应中心亚基V (photosystem Ⅰ reaction center subunit V,简称PSAG或PS Ⅰ-G)是光合系统Ⅰ的主要组件.具有维持PSⅠ复合体稳定性的重要作用,并与抗盐密切相关.本研究以福州宦溪野生蕉(Musa spp.AB group)叶片为材料,采用同源克隆的方法,首次分离到PSAG基因的2个成员:PSAG1、PSAG2(GenBank登录号分别为JX317082、JX317083),分别为800、827 bp,分别编码150、160个氨基酸;PSAG1、PSAG2的基因组序列分析表明2个成员均没有内含子.生物信息学分析表明:PSAG1、PSAG2具有PSⅠ的X亚基超家族(photosystem Ⅰ reaction center subunitX psaK)保守结构域,是不具有信号肽的跨膜蛋白,具有亲水性:PSAG1、PSAG2均有4个位点发生磷酸化.宦溪野生蕉PSAG在进化过程中形成了特殊的结构特征,即PSAG1和PSAG2没有内含子,并且在不同物种间保守区具有高度的一致性,为保持PSAG功能的稳定性提供了重要保证.     

野生蕉不同颜色果皮miRNA表达谱及靶基因分析

本文以闽侯野生蕉（阿宽蕉,Musa itinerans）果皮为研究对象,对不同颜色（绿色和紫色）果皮进行转录组测序,旨在探讨miRNA在野生蕉不同颜色果皮转录后水平中发挥的作用及其可能参与的调控通路,为芭蕉属植物果皮颜色分子调控机制的研究奠定基础。取野生蕉同一果梳上不同颜色（紫色和绿色）的果皮为材料,利用高通量测序和生物信息学分析,获得野生蕉不同颜色果皮组织的miRNA表达谱,筛选不同颜色果皮差异表达的miRNA并预测相关靶基因,通过靶基因分析,获得与调控野生蕉果皮颜色可能相关的信号通路。结果从不同颜色野生蕉果皮中共获得34.11兆条原始读长,经过滤后得到28.73兆条clean reads,从中鉴定出132个已知的miRNA序列和122个新的miRNA;筛选出36个差异表达miRNA,其中10个在紫色果皮中上调表达,26个在绿色果皮中上调表达。表达量最高的miRNA为mit-miR167,而差异倍数最大的为mit-miR172a-3p-2。差异表达miRNA共预测出1164个靶基因可能参与野生蕉果皮颜色调控,并主要在DNA结合、离子跨膜运输活动等功能和植物病原互作等途径富集。其中,有7个基因直接与苯丙烷生物合成途径相关,主要受到miR156和miR482家族的调控。同时,选取6个差异表达miRNA进行定量验证,结果表明,3个miRNA在绿色果皮中上调表达,3个miRNA在紫色果皮中上调表达,定量结果与高通量测序的结果一致。本文通过高通量测序获得了野生蕉果皮miRNA表达谱,并通过生物信息学分析得到可能和调控野生蕉果皮颜色性状相关的miRNA和代谢通路。综上所述,野生蕉果皮颜色可能受到多种miRNA的调控,并涉及多个代谢通路,这有助于进一步了解果皮花青素转录后水平的调控过程,并对进一步的功能验证奠定基础。     

芽胞杆菌JK05的鉴定及其对香蕉、玉米的促生和生防潜能研究

解淀粉芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌等是重要的有益微生物,被广泛应用于植物病虫的生物防治。前期分离获得1株芽胞杆菌JK05,对其形态、生理生化特征、16S rRNA和gyrA基因序列进行分析,将其鉴定为解淀粉芽胞杆菌植生亚种Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum。对峙培养实验结果显示,JK05菌株对多种植物病原镰刀菌具有拮抗作用。植物生长促进实验表明,JK05菌株对香蕉和玉米生长具有明显促进作用。盆栽实验结果显示,JK05菌株对香蕉枯萎病具有良好的防治效果。采用特异引物对JK05菌株基因组DNA进行PCR扩增,其可扩增到表面活性素（surfactin）、丰原素（fengycin）、伊枯草菌素A（iturin A）等抗生素合成基因。综上,JK05菌株具有良好的生防潜力,有望应用于生物农药和微生物肥料。     

五种石斛组培苗生物学性状观测

通过对5种石斛组培苗栽培试验和生物学性状观测,了解不同石斛组培苗生长发育规律,为制定人工栽培措施提供科学依据。     

香蕉Actin1启动子的分离及启动活性的分析

从香蕉基因组DNA中分离香蕉Actin1启动子序列，序列测定结果表明，该片段1253bp，包含完整的G-box和TATA box，5’非翻译区和其下游的内含子，与文献报道序列的同源性达97．53％。以全长序列取代植物表达载体pCAMBIA3300上的35s启动子序列构建成瞬间表达载体pCAMBIA—Act1，以内含子序列Hind Ⅲ和XbaⅠ双酶切片段（584bp）取代植物表达载体pBI121上的35 S启动子，构建成瞬间表达载体pBI121-Act1-1。采用基因枪法对香蕉根、叶和果实的薄片进行转化，转化材料经培养3h，采用分光光度法测定各组织GUS的活性。结果表明，Actin1启动子在所转化的3种组织中均可启动报告基因的表达，表达活性与35 S启动子接近，具有组成型表达的特点。内含子部分序列（584bp）也具有启动活性，但启动活性较低。     

香蕉中2条MaMLO基因的克隆及表达分析

MLO基因是一类植物特有的抗病基因,为了研究香蕉MLO基因在香蕉抗枯萎病中的作用,利用RACE技术从香蕉中克隆获得了香蕉2条MLO基因,分别命名为MaMLO1和MaMLO2。序列分析表明,MaMLO1的开放阅读框为1 473 bp,编码490个氨基酸;MaMLO2的开放阅读框为1 689 bp,编码562个氨基酸。系统进化树分析表明,MaMLO1与已登录的香蕉MLO1(XP_009413424)亲缘关系较近,MaMLO2与已登录的香蕉MLO6(XP_009411538)亲缘关系较近。组织特异性研究表明,这2个基因在香蕉各器官中均有表达,但MaMLO2在根中的表达量最大。不同激素处理下的研究表明,MaMLO1受ABA、乙烯和水杨酸诱导上调表达,受茉莉酸诱导下调表达;MaMLO2受ABA、乙烯、水杨酸和茉莉酸4种激素诱导上调表达。在感病品种中2个基因均是下调表达,在抗病品种中均是上调表达。结果表明,克隆到的2条MLO在感病品种中没有参与到香蕉抗枯萎病的过程,而在抗病品种中参与了香蕉抗枯萎病的过程。     

水分胁迫对香蕉幼苗保护酶活性的影响

采用水培试验方法研究香蕉幼苗叶片在不同水分胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)3种保护酶的活性变化。结果表明,胁迫后,香蕉幼苗叶片的SOD、CAT和POD活性都呈现先升高后下降的趋势。复水后3种保护酶活性均可恢复到与对照相当的水平。因此认为,水分胁迫影响香蕉幼苗保护酶活性,降低幼苗的抗旱能力。