香蕉枯萎病病原菌Six同源基因的鉴定

为鉴定香蕉枯萎病病原菌Six同源基因，通过BLASTP分析从香蕉枯萎病病原菌1号生理小种菌株N2基因组中鉴定了Six1和Six6同源基因，从4号生理小种B2菌株基因组中鉴定了Six1、Six2、Six6和Six8同源基因。采用PCR扩增从亚热带4号生理小种菌株基因组DNA中扩增到Six7同源基因，并从其它一些1号和4号生理小种菌株基因组DNA中也扩增到了Six2和Six8同源基因。上述结果表明，不同古巴专化型菌株Six基因组成可能不同。该研究结果为进一步研究香蕉枯萎病病原菌Six基因的功能奠定了基础。     

香蕉β-淀粉酶基因家族的系统进化分析

β-淀粉酶(beta-amylase,Bmy)是一类关键的淀粉水解酶,在香蕉果实成熟淀粉降解转化为可溶性糖的过程中发挥着重要的作用。为了全面了解Bmy基因在香蕉基因组中的特征,研究基于香蕉基因组数据,通过生物信息学的方法对香蕉Bmy基本理化性质、二级结构预测、亚细胞定位、内含子和外显子结构和保守结构域进行初步的预测与分析,并构建系统发育树。结果表明:编码香蕉β-淀粉酶的基因有15个,根据在染色体的位置命名为Ma Bmy1~15,Ma Bmy基因家族编码的氨基酸范围在68~1 453 aa,编码的蛋白相对分子量介于7.8~162.6 ku之间,15个Ma Bmy蛋白中有10个偏酸性,5个偏碱性。不稳定指数分析发现6个Ma Bmy蛋白为稳定蛋白;疏水性分析表明,所有的Ma Bmy蛋白为亲水性蛋白;香蕉Ma Bmy家族内含子最少含有2个,最多的含有10个;进化分析表明,Ma Bmy家族分4个亚家族,且与水稻的亲缘关系较近。研究结果为深入探讨Ma Bmy基因的功能及调控香蕉果实成熟的应用奠定基础。     

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转录因子家族成员,并对该家族成员进行生物信息学分析。共鉴定得到9个香蕉TGA家族成员,分别命名为MaTGA1~MaTGA9;香蕉TGA家族蛋白富含酸性氨基酸,大部分蛋白以α螺旋为主;亚细胞定位主要在细胞核内。进化树分析表明,香蕉MaTGA转录因子家族的9个成员可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两类,基因结构及功能结构域的分布情况也呈现出高度一致。进一步通过RT-qPCR分析发现,MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉枯萎病菌侵染后的‘威廉斯’（易感病）及‘南天黄’（抗病）中均显著下调表达,MaTGA1、MaTGA6、MaTGA7和MaTGA9均呈现先下降后上升的趋势;然而MaTGA4和MaTGA5仅在‘威廉斯’中上调表达,以上结果表明MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉抗枯萎病中发挥重要的生物学功能。本研究结果为香蕉TGA转录因子功能挖掘奠定理论基础。     

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Maasr1基因RNAi植物表达载体的构建及鉴定

以香蕉Maasr1基因为目的基因,载体pBS为中间载体,pBBB、pBI121为表达载体,分别构建含有Maasr1基因的RNAi植物表达载体DBBB-S-I-A和含有Maasr1基因正义片段的植物表达载体pBl121-S,并通过农杆菌介导的方式对构建的该RNAi载体沉默效果进行鉴定.结果表明:(1)利用中间载体pBS和植物表达载体pBBB成功构建了香蕉Maasr1基因的RNAi植物表达载体pBBB-S-I-A;(2)利用载体pBI121成功构建了1个含有Maasr1基因正义片段的植物表达载体pBI121-S:(3)构建的RNAi载体pBBB-S-I-A可以抑制Maasr1基因的表达,具有较好的沉默效果.     

香蕉多酚氧化酶成熟蛋白的原核表达

笔者所在课题组从巴西香蕉中分离到1个PPO基因全长,并进行了原核表达,但结果未表达出目的蛋白。鉴于上述情况,笔者对香蕉PPO全蛋白进行转移肽分析,结果发现其N端含有转移肽,长度为47个氨基酸。切除转移肽并进行香蕉PPO成熟蛋白原核表达,SDS-PAGE电泳检测结果表明,在62 ku处有一条特异的蛋白条带,与预测大小相符;并且进行质谱分析,结果确定重组表达蛋白为香蕉PPO,初步说明转移肽对香蕉PPO体外表达的影响,为进一步研究香蕉PPO功能及在香蕉褐变生理和调控机制中的作用提供理论基础。     

中国热带农业科学院热带生物技术研究所香蕉分子生物学研究、香蕉生物技术研究课题组

<正>课题组简介本课题组紧密围绕香蕉遗传改良与新品种培育过程中的关键科学技术问题,从分子生物学的角度,探讨香蕉遗传改良的分子生物学基础,采用现代生物技术的手段开展香蕉优良品种的培育。10多年来,在课题组成员的共同努力下,经过持之以恒的探索和研究,取得了一定的成果,对于促进香蕉的科学研究,推动产业健康发展发挥了重要作用。     

海南岛香蕉根结线虫病原的鉴定与防治

对从海南岛各香蕉产区采集的香蕉根结线虫样本进行鉴定及防治试验,结果表明:均为南方根结线虫[Meloidogyne incognita(Koforid and White,1919)Chitwood,1949]。在巴西、泰蕉、8818、龙选、红蕉和粉蕉6个香蕉品种中,巴西品种最感病,粉蕉最抗病。质量分数3%米乐尔(0.5g/株)、质量分数1.8%爱福丁(1.25×10-2mL/株)防治香蕉根结线虫效果在90%以上,可有效地防治控制香蕉苗期根结线虫的危害。      

棉花纤维品质相关基因挖掘及功能基因研究进展

棉纤维是天然的,使用最为广泛的纤维材料。提高棉纤维品质成为当前棉花遗传育种的重要目标,对棉纤维发育相关基因的挖掘、定位、克隆与功能研究是实现这一目标的重要基础。本文阐述了基于QTL定位的陆地棉和海岛棉纤维优质基因挖掘、基于全基因组测序的棉纤维发育相关基因位点鉴定和分析、基于分子标记辅助育种技术的棉纤维品质改良以及棉花纤维发育相关功能基因验证等研究进展,以期为棉花纤维发育及品质改良研究提供有益借鉴和参考,并对今后棉花纤维相关研究和发展方向进行了展望。     

γ-氨基丁酸对香蕉果实采后成熟的调控作用及其生理机制

香蕉是世界上最重要的水果之一,研究香蕉采后成熟与调控对香蕉品质形成及创新采后催熟技术具有重要意义。本实验室前期的研究结果发现Ma GAD1基因的表达与香蕉采后乙烯生物合成及果实成熟密切相关。本研究在此基础上,根据香蕉果实达到全黄并有黑色斑点期(YB)成熟度的天数为标准,筛选出Ma GAD1基因表达的诱导剂γ-氨基丁酸(GABA)能够促进香蕉果实采后成熟。生理学分析结果表明,外源GABA能够促使香蕉果实提前发生生理跃变。实时荧光定量PCR分析结果表明,外源GABA能够诱导Ma GAD1和Ma ACS1上调表达。因此,GABA通过诱导Ma GAD1和Ma ACS1上调表达及促进香蕉果实生理跃变,从而促进香蕉果实采后成熟。本研究不仅从理论上证明了GABA能够促进果实成熟,揭示了GABA促进果实成熟生理机制,并且从实际生产上为蕉催熟的应用提供了一种新方法。     

氨氧乙酸对香蕉采后成熟的调控及其生理机制

前期的研究发现Ma GAD1基因的表达与香蕉采后乙烯生物合成及果实成熟密切相关。本研究在此基础上,发现Ma GAD1表达的有效抑制剂氨氧乙酸(AOAA)能够延缓香蕉采后成熟。生理学分析表明,外施AOAA能够延长香蕉果实发生生理跃变的时间。实时荧光定量PCR分析表明,外施AOAA能够抑制Ma GAD1和Ma ACS1基因的表达。所以,AOAA通过抑制Ma GAD1和Ma ACS1基因的表达和延缓香蕉果实生理跃变,推迟香蕉果实采后成熟。本研究从理论上证明AOAA能够延缓香蕉果实成熟,揭示AOAA延缓香蕉果实成熟生理机制,并且从实际生产上提供一种可能应用于香蕉保鲜的新方法。     

香蕉中 8 个 WRKY 转录因子的克隆及表达分析

WRKY 转录因子在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为了解香蕉 WRKY 转录因子的功能,本研究 在香蕉根系中克隆了 8 个 WRKY 家族基因,与香蕉基因组数据库比对后,将其分别命名为 MaWRKY2、MaWRKY21、 MaWRKY44、MaWRKY47、MaWRKY125、MaWRKY136、MaWRKY139 和 MaWRKY147。序列分析和遗传进化树结果表 明,MaWRKY2 和 MaWRKY47 属于第 I 类家族,其余 6 个属于第 II 类家族。对 8 个基因在香蕉的根、球茎、假茎、 叶、花和果中的表达进行分析,结果表明,这 8 个基因在所有的器官中均表达,说明这些基因在香蕉的生长发育过程 中起作用。对 8 个基因在盐、低温、干旱、水杨酸、茉莉酸、ABA、乙烯和香蕉尖孢镰刀菌生理 4 号小种胁迫处理的 香蕉苗根系中的表达进行分析,结果表明 8 个基因对这些胁迫均有响应,说明香蕉中的这 8 个 WRKY 基因参与了生物 胁迫、非生物胁迫和激素信号途径。     

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MuMADS2基因表达产物的亚细胞定位

对已获得的香蕉MuMADS2基因进行生物信息学和芯片分析表明,该基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核中,是乙烯上游的调控因子,参与调控香蕉果实的成熟过程。为进一步研究该基因功能,构建香蕉MuMADS2基因与绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)基因融合的植物表达载体pCAMBIA1302-MuMADS2,再利用基因枪转化法将其转入洋葱表皮细胞进行亚细胞定位观察。结果表明:该基因表达产物定位于细胞核中,符合转录因子特性。     

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。     

老挝与广西香蕉品质差异研究

研究老挝琅勃拉邦与广西在同一施肥条件香蕉在果指特征、品质指标以及果皮、果肉中氮、磷、钾元素含量的差异，结果发现：外观性状与内在品质无显著性差异，老挝香蕉瓤皮比高于广西香蕉，且果皮色泽比广西香蕉好；老挝香蕉与广西香蕉果皮中氮、磷、钾元素含量存在显著性差异，果肉中只有氮含量存在显著性差异，果肉中磷、钾含量吾显著性差异。本研究结果为香蕉的施肥调控管理以及市场定位提供了一定的参考价值。     

香蕉苯丙氨酸解氨酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase, PAL）是催化苯丙烷代谢途径第1步反应的限速酶,广泛地参与植物生长发育过程中的各种生理活动。本研究通过生物信息学分析,从香蕉A基因组数据库中利用BLASTp筛选出53个可能的MaPAL编码蛋白序列。在NCBI分析蛋白保守结构域,发现仅有8个基因具有典型的PAL家族基因的特性。聚类分析结果表明香蕉MaPAL家族的8个基因可以分为Class I 和Class II两类。转录组数据表明,所有MaPAL基因在果实发育阶段高表达,MaPAL5参与果实采后成熟过程。在干旱、低温、盐处理的香蕉幼苗叶片中,MaPAL1、MaPAL2、MaPAL3、MaPAL4和MaPAL5成员均显著上调表达,MaPAL6号成员显著下调表达,这些成员参与香蕉响应上述非生物胁迫过程。8个MaPAL成员在枯萎病菌处理下均显著下调表达,表明在感病品种巴西蕉根系中,MaPAL基因的表达全部被Foc TR4抑制。本研究结果为分析MaPAL基因家族在香蕉果实品质形成和响应逆境中的作用提供了理论依据。     

海南香蕉褐缘灰斑病原菌的核酸分析鉴定

采用种的特异性引物,通过聚合酶链式反应(PCR)方法,对11个海南香蕉褐缘灰斑病菌菌株进行了鉴定。结果表明,11个菌株中,来自海南儋州、乐东、文昌、东方、澄迈、临高、琼海、昌江、琼山、三亚的10个菌株为Mycosphaerella fijiensis,而白沙菌株既不是M.fijiensis,也不是M.musicola,其Mycosphaerella种的分类地位有待进一步研究。采用随机扩增多态DNA(RAPD)分析,将这些菌株区别为2类,支持PCR鉴定结果。本研究的鉴定结果对指导海南综合治理香蕉褐缘灰斑病的的实践有参考作用。     

利用转基因技术初步鉴定香蕉RNA解旋酶基因功能

本研究利用前期抑制差减杂交技术筛选获得的香蕉果实上调表达的基因片段,经NCBI比对,表明该基因片段属于香蕉ATP依赖的RNA解旋酶(Helicase)基因家族成员,含有完整的RNA解旋酶超家族C-末端结构域HELICc结构。经Southern杂交证实,此RNA解旋酶基因在香蕉基因组中只有一个拷贝。构建RNA解旋酶基因的反义基因植物表达载体PBIPC86,转化番茄获得6株转基因番茄植株。转基因番茄植株的叶、花和生长形态均有变异,部分转基因番茄生长势弱。该研究结果对鉴定香蕉RNA解旋酶基因功能奠定了初步基础。     

香蕉果实采后成熟过程中苹果酸脱氢酶(MDH)及苹果酸含量的变化

以巴西香蕉果实为材料,研究果实采后正常成熟过程中乙烯释放速率,苹果酸脱氢酶(MDH)活性,苹果酸、淀粉以及可溶性总糖含量的变化。结果表明：香蕉果实采后成熟过程中乙烯释放速率在采后10 d开始增加,到采后14 d达到高峰;MDH酶活性在采后10 d迅速增强,到采后16 d达到峰值;苹果酸含量在果实成熟早期上升,晚期下降,可溶性总糖含量逐渐增加,而淀粉含量持续下降。推测MDH通过改变香蕉品质而参与果实成熟。