香蕉主要栽培类型的分类及其起源和演化的研究进展

香蕉是芭蕉科芭蕉属的草本果树,是世界上重要的热带水果之一,同时也是仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物。栽培香蕉品种可简单分为鲜食蕉和主食蕉,大多为三倍体,其遗传背景十分复杂。研究栽培香蕉品种的起源和演化,对加快香蕉育种进程具有重要的指导意义。近年来香蕉种质资源的分子系统学研究取得较大进展,为开展育种工作提供了很多有用的遗传信息。该文更新了与栽培香蕉关系密切的芭蕉属内各野生种质的分类,对全球常见的栽培类型及其品种特点进行了归纳整理,包含7个基因组类型在内的18个栽培类群。同时,对常见栽培类群(AAA、AAB、ABB、AB)的起源及演化,特别是近期A基因组的祖先种溯源等方面进展进行了总结,并提出了研究展望。该文系统性地总结香蕉栽培品种的起源及演化等方面的科研进展,可为挖掘优异种质和基因资源,指导香蕉育种等方面的研究提供借鉴。

香蕉新品种——桂蕉5号

“桂蕉5号”是从巴西蕉田间变异株选育获得的假茎底色黄绿色香蕉新品种。2022年获农业农村部植物新品种权证书。果穗呈长圆柱形,果梳排列较整齐,果形美观,果穗长89~120 cm,每穗10~12梳,每梳果指数15~34条,果指排列紧凑,微弯,长22.0~26.0cm,果指宽3.95~4.00 cm时为七到八成熟,平均单果重170~200 g。果实口感细腻、香甜、软糯,含可溶性固形物22.5%,可溶性糖24.29%,总酸2.4 g/kg。株产28~40 kg,最高可达67.5 kg。

香蕉吸芽的特征特性及除芽技术研究进展

香蕉是世界上重要的热带亚热带水果,我国是香蕉生产和消费大国。香蕉吸芽是从香蕉地下球茎上腋芽发育而成的后代,其维管束与原球茎相通。吸芽可作为香蕉继代母株,在香蕉生育期可持续抽生几十个。但吸芽过多会导致母株生长缓慢、抽蕾开花迟、果实成熟晚等问题,生产上因除芽任务繁重、除芽不及时或除芽不尽而造成大量减产。因此,及时清除吸芽对提高香蕉果实产量、改善品质具有重要意义。本文综述了吸芽的特征特性(吸芽生长特性、吸芽分类、生长规律)、除芽技术研究现状等,以期为香蕉除芽技术研发与应用提供参考。

香蕉MaFLS1基因克隆、生物信息学分析及功能解析

【目的】初步探讨黄酮醇合成酶FLS基因在香蕉果实中生物学功能。【方法】采用RT-PCR和PCR法克隆香蕉MaFLS1基因,对其进行生物信息学分析。运用qRT-PCR的方法研究其表达模式,同源重组构建MaFLS1基因的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘法转化Micro-Tom番茄,测定T1代果实中总黄酮含量。【结果】香蕉MaFLS1基因开放阅读框含有1080对碱基,编码359个氨基酸,理论等电点为5.41,预测分子质量为39 436.94 Da,是一种稳定的亲水酸性蛋白,属于α-酮戊二酸依赖性双加酶家族。通过分析香蕉MaFLS1的氨基酸序列,发现其不含信号肽和跨膜结构。系统进化树分析表明,FLS在不同物种间具有高度的氨基酸序列保守性。MaFLS1基因在香蕉果实发育成熟后期高度表达,前期基本不表达。通过测定转基因番茄中总黄酮的含量发现其总黄酮含量极显著高于野生型果实。【结论】MaFLS1在果实成熟后期高度表达,且能够显著增加果实中总黄酮的含量。

抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化分析

【目的】分析抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化,为深入研究抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的作用机制及利用生防微生物进行香蕉枯萎病绿色防控提供理论依据。【方法】以抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉为试验材料,在枯萎病发病严重土壤上宿根连续种植3造:组培苗第一代(第1造)、宿根第一代(第2造)和宿根第二代(第3造),调查各造枯萎病发病率,四分法采集各造土壤样本并测定土壤化学性质;采集第1造健康和发病植株、第2和第3造健康植株的根际土壤样本,分别编号为S1、V、S2和S3,重复3次,利用Illumina高通量测序平台对12个土壤样本的细菌16Sr RNA和真菌ITS区进行测序分析;采用样本复杂度(Alpha多样性指数)、主坐标(PCoA)和UPGMA聚类分析土壤样本细菌和真菌群落的丰富度和多样性、门和属水平上的群落构成及相对丰度差异;通过Spearman分析优势微生物群落与镰刀菌属的相关性。【结果】抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉连续种植3造根际土壤化学性质未发生明显改变,种植第3造的香蕉枯萎病发病率显著低于第1和第2造(P<0.05)。随着种植年限的增加,根际土壤细菌群落的多样性整体呈逐年下降趋势,而真菌群落的多样性整体呈逐年上升趋势。连作改变了香蕉根际土壤微生物的群落构成,S2和S3细菌和真菌的群落结构相近,明显与S1和V群落结构分离。S2和S3的壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度较S1分别低88.02%和89.51%,Fungi_phy_Incertae_sedis的相对丰度分别高41.56%和82.81%,S3镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度较S1、S2分别低45.60%和50.47%,与留芽种植宿根蕉抗性表现增强相关。发病植株根际土壤中变形菌门(Proteobacteria)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度较高,而酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度较低。球囊菌门(Glomeromycota)、毛霉门(Mucoromycota)、隐真菌门(Rozellomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度均与镰刀菌呈负相关。【结论】宿根第3造蕉的发病率最低,其根际土壤与第1造发病植株根际土壤的细菌和真菌群落差异明显,推测根际土壤微生物群落丰富度、多样性和群落构成改变是抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的原因。

抗枯萎病宝岛蕉早花突变体的筛选与鉴定

【目的】筛选鉴定抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉的早花突变体,为进一步利用突变体株系选育适应性更广的香蕉新品种提供参考依据。【方法】利用多代组织培养繁育结合田间种植对比试验,依据生育期短、抗病性强、株高矮、株产高和遗传稳定筛选目标,从宝岛蕉早花突变后代中筛选优良株系,以宝岛蕉为对照,按照香蕉种质资源描述规范对优良突变株系的形态特征和生物学特性等进行观察鉴定,测定分析植株球茎生长点部位碳、氮营养累积以及成花相关激素吲哚乙酸(IAA)、玉米素(ZR)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量差异,通过ISSR分子标记检测突变体及其野生型之间的遗传变异和亲缘关系。以宝岛蕉和主栽品种(桂蕉6号及巴西蕉)为对照,利用伤根浸菌法进行苗期抗病性鉴定,并在广西和海南开展区域种植试验及田间抗病性鉴定。【结果】筛选获得优良突变株系0523(简称0523),其新植蕉平均株高280.0 cm,假茎基围80.5 cm、中围60.0 cm,较宝岛蕉分别减小14.0%、5.8%和11.8%,新抽总叶片数26~29片;果实营养品质和单株产量与宝岛蕉无显著差异(P>0.05,下同)。0523球茎生长点碳氮比较宝岛蕉显著提高19.0%(P<0.05,下同),GA和IAA含量显著降低24.8%和22.6%,ABA和ZR含量与宝岛蕉相比略有增加,差异不显著。抗病性苗期鉴定结果显示0523为中抗且偏强,抗性水平与宝岛蕉相比略有提高,桂蕉6号为高感。突变株系0523与宝岛蕉的多态性比率为8.8%,遗传相似系数为0.95,二者存在差异。0523在广西和海南各试验点第1、2造蕉平均发病率分别为4.5%和3.5%,较主栽品种降低87.8%和94.1%,各试验点发病率均显著低于主栽品种。0523第1、2造蕉的生育期较宝岛蕉显著缩短,与主栽品种无显著差异。【结论】突变株系0523具有抗枯萎病、早熟、矮化、适应性广等优良性状,可用来培育大面积推广的香蕉新品种,或作为亲本育种材料应用于香蕉育种研究。

香蕉AP2/ERFs超家族的重新鉴定及在果实采后成熟过程中的差异表达特性

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质特性、保守结构域分析和两大类主栽品种巴西蕉(AAA)和粉蕉(ABB)果实采后成熟不同阶段的转录组分析。【结果】发现AP2/ERFs家族共有317个家族成员,分为AP2(49个)、ERF(253)和RAV(15)三个亚家族,他们不均匀地分布在染色体上。根据保守结构域和基因结构特征,ERF又分为a、b、c、d、e、f、h、i、j和k共10个亚类。转录组分析结果表明,在巴西蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有77个,其中高水平表达的有MaERF15、36、42和AP2-28。在粉蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有74个,其中高水平表达的有MaERF42和AP2-28。同时在巴西蕉和粉蕉果实成熟过程中差异表达的基因有57个,其中高水平表达的基因有MaERF15、42和AP2-28,只在巴西蕉果实中特异表达的有20个,只在粉蕉中特异表达的有17个。【结论】重新鉴定了香蕉AP2/ERFs超家族成员及其在果实后熟过程中的差异表达特性,为系统深入解析香蕉AP2/ERF基因功能奠定了基础,对为调控香蕉果实成熟提供靶标基因具有一定的理论意义。

早期香蕉枯萎病Foc4双探针核酸纸基检测传感器研制

为实现对早期香蕉枯萎病4号生理小种(fusarium oxysporum f.sp.cubense 4, Foc4)的准确检测,该研究提出一种基于胶体金的双探针纸基传感器。该传感器将2种不同粒径的胶体金分别与检测探针和信号增强探针结合,利用DNA探针代替抗原和抗体,形成双探针体系,通过增加信号增强探针降低检测限。基于目标序列与双探针体系的碱基互补配对形成“金标探针-目标序列-T线探针”复合物并在传感器的测试区被捕获,10 min内形成肉眼可见的目标产物,通过分析测试条带得到光强度峰面积并代入标准曲线中,实现Foc4定量检测。试验结果表明,双探针纸基传感器的检测限达到0.001 nmol/L,是传统纸基传感器的100倍,提高了检测灵敏度;在0.001~1 000.000 nmol/L范围内,Foc4浓度与测试线光强度峰面积呈线性关系;使用高浓度非互补探针进行试验干扰,发现非互补序列对检测效果基本无影响,表明该传感器具有较好的特异性;香蕉叶片Foc4检测的平均回收率为77.6%~102.3%,相对标准偏差为7.4%~7.7%。与传统形态学观察等检测方法相比,该研究提出的双探针核酸纸基检测传感器可以及时、快速、准确地判断早期Foc4的存在,具有良好的推广性和实际应用价值。

UV-C与柠檬酸处理对采后香蕉贮藏品质的影响

香蕉是富含营养物质且具有重要经济价值的热带水果,也是中国南方四大水果之一。香蕉是一种典型的呼吸跃变型果实,采后乙烯的大量释放使香蕉在贮藏过程中加快成熟和衰老,影响香蕉贮藏保鲜及经济价值。因此有必要研究提高香蕉采后贮藏品质的技术方法,为实践应用提供理论依据。本研究以采后香蕉为材料,分别通过UV-C辐照、柠檬酸浸泡以及二者的复合处理3种方法处理香蕉,在温度为(20±2)℃、湿度为60%~70%的条件下黑暗贮藏12 d,分别于贮藏期的第1、6、9、12天对各组进行随机取样,通过测定硬度、失重率、可滴定酸含量、可溶性固形物含量等生理和品质指标,研究不同处理方法对采后香蕉贮藏品质的影响。结果表明:3.96×10^(-2)KJ/m^(2)UV-C辐照和复合处理(3.96×10^(-2)KJ/m^(2)UV-C辐照+2.0%柠檬酸)对香蕉的保鲜效果明显优于柠檬酸处理,表现为显著抑制果实硬度的下降,延缓失重率的增加,抑制可溶性固形物含量的增加和可滴定酸含量的下降,维持果实糖酸比。在贮藏结束时,与CK相比,UV-C辐照和复合处理的香蕉硬度分别增加9.09%和13.63%,失重率分别减少22.00%和11.43%,糖酸比分别减少40.00%和42.30%。此外,UV-C辐照和复合处理有效抑制了香蕉黄酮类物质、酚类物质和维生素C含量的下降,提高了果实DPPH自由基清除率和抗氧化能力。在贮藏结束时,与CK相比,UV-C辐照和复合处理的维生素C含量分别增加了0.82%和1.27%,总多酚含量分别增加了25.92%和41.65%,总黄酮含量均增加了约30.00%,DPPH自由基清除率分别增加了13.98%和36.59%。综上所述,UV-C辐照和复合处理均可提高采后香蕉贮藏品质,延长其货架期。因此,可以选用该方法作为绿色、安全有效的香蕉采后保鲜技术。

特基拉芽孢杆菌Bt-RS对盐胁迫环境下香蕉幼苗生长的影响

土壤盐渍化是世界性生态环境问题,是阻碍作物生长并致使农业生产损失的潜在非生物胁迫因子之一。利用植物根际促生菌促进植物生长,提高植物耐盐性,缓解植物所受的非生物胁迫被视为1种新兴有效可行方法。本研究以实验室前期于南海岛礁根际土壤中分离到的1株特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)Bt-RS为研究对象,利用功能培养基对其耐盐特性和耐盐促生性状进行定性定量分析,并进一步通过土壤盆栽实验评价该菌株在盐胁迫环境下对香蕉幼苗生长的影响。研究结果显示:Bt-RS菌株能够在NaCl含量为0~10%的条件下生长,能耐受多种类型盐分,具有产1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力;在1%~5%的NaCl浓度下能够分泌植物生长素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA),最大产量值为6.4mg/L。盆栽实验结果显示:在正常条件下,接种菌株Bt-RS的香蕉幼苗相比未接种菌株其株高、叶面积、地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重、地下部分干重分别提高40.30%、93.00%、102.38%、81.08%、65.82%、50.50%;在200mmol/L盐胁迫环境下,接种菌株Bt-RS的香蕉幼苗与对照组相比在株高、叶面积、地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重、地下部分干重方面分别提高20.55%、65.01%、98.14%、144.93%、87.85%、54.01%;在正常条件与盐胁迫下接种菌株均能显著提高香蕉幼苗的株高、叶面积以及生物量(P<0.05),盐胁迫环境下的实验组与正常条件下的对照组相比在株高和叶面积上均无显著差异,因此通过施用菌株Bt-RS能够有效缓解NaCl对香蕉幼苗的胁迫,促进香蕉幼苗的生长。综上结果表明,特基拉芽孢杆菌Bt-RS具有较强的耐盐性以及产IAA和ACC能力,能够促进香蕉幼苗生长并在盐胁迫环境下显著提高植物耐盐性,可为开发与利用盐渍土提供菌株资源。

物理法引导香蕉低位抽蕾与定向挂果对香蕉果实性状的影响

香蕉具有的高位、不定向抽蕾挂果特性,不利于生产中蕉果的抹花、断蕾、喷药、套袋和采收,也易遭受风害,导致蕉株倒伏、折断。为了降低香蕉果实的高度位置,使其定向挂果,方便管理,实现机械化收获,提高田间管理效率,本研究采用物理法在蕉株假茎一侧特定位置开导蕾口引导香蕉低位抽蕾和定向挂果,研究物理法导蕾与自然抽蕾蕉株果实的果实性状差异。结果表明:物理法开导蕾口能引导蕉株低位抽蕾和定向挂果。物理引导形成的果实性状如下:平均单株果实产量为21.47kg(变幅为11.5~36.15kg),每株平均果指数为187个(变幅为137~237个),单果指平均重120 g(变幅为60~190 g),果轴平均长度为41.82 cm(变幅为27.5~54.5 cm),果指外弧平均长度为17.88 cm(变幅为13.4~21.1 cm),果指的平均周长为11.44 cm(变幅为9.6~12.9 cm)。相关和回归分析表明,导蕾蕉株的单株果重、果轴长度和果指长度分别与开口日至抽穗果日的时间间隔呈显著负相关。与自然抽穗果穗相比,单株平均果穗重、平均单株果指总数和平均每梳果指数无显著差异,果指粗度和果指弯曲度均无显著差异;果轴重和单果指重均表现显著性差异;果轴长度、果指长度和果梳平均间距均显著缩短变密,且差异均达极显著水平。

中蕉9号和巴西蕉果穗营养特性的差异性评价

矿质营养元素对果实品质的提升发挥着重要作用。为探究中蕉9号果品较差的营养学原因,以大田正常管理条件下的中蕉9号和巴西蕉为试材,在成熟期对二者果穗进行破坏性取样,重点检测了对果实品质有重要影响的6种元素(氮、磷、钾、、钙镁、硼),探讨中蕉9号和巴西蕉果穗养分累积和分配的差异。结果表明,中蕉9号果穗的鲜质量和干质量分别为33.38 kg/株和6.73 kg/株,分别比巴西蕉果穗重16.39%和30.16%,但是其总养分累积量和含量却比巴西蕉分别低10.12%和34.78%,主要原因是中蕉9号果穗中的氮、钙、镁含量较低,分别比巴西蕉减少了54.59%、28.18%和88.81%。其次,中蕉9号果轴中较高养分分配比例也对果实养分含量不利,中蕉9号果轴中18%的养分分配比例显著大于巴西蕉的12%。综合可得,中蕉9号果实中的养分含量较低,为提高中蕉9号的养分含量,以品质优良的巴西蕉养分含量为参考标准,建议中蕉9号生长发育后期的N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O施肥配比为1∶0.12∶1.71,同时还需加强钙镁肥的施用,以提高中蕉9号果实中养分含量,改善品质。

2种大蕉发育过程类胡萝卜素代谢分析

为探究贵州本地2种不同颜色果肉大蕉类胡萝卜素代谢规律,利用高效液相色谱串联质谱法对橙黄肉大蕉与白肉大蕉果实中类胡萝卜素进行定性和定量检测,对类胡萝卜素成分和积累量的种内时序性差异和同时序的种间差异进行分析。结果表明,橙黄肉大蕉与白肉大蕉果肉分别检测到32种和28种类胡萝卜素。橙黄肉大蕉果实发育3个阶段类胡萝卜素积累量均显著高于白肉大蕉,在成熟期橙黄肉大蕉的类胡萝卜素含量是白肉大蕉的7.55倍;橙黄肉大蕉类胡萝卜素的合成主要发生在果实发育中后期,其含量先升高后降低,而白肉大蕉类胡萝卜含量持续降低。橙黄肉大蕉除幼果期叶黄素含量最高外,其他时期均为β-胡萝卜素含量最高,β-胡萝卜、α-胡萝卜素、叶黄素是其主要类胡萝卜素成分;叶黄素、β-胡萝卜素、紫黄质-肉豆蔻酸酯-发酸酯是白肉大蕉的主要类胡萝卜素成分。研究结果为揭示两类大蕉果实类胡萝卜素积累机制奠定基础。

16个矮蕉品种(系)组织培养条件优化

矮蕉品种(系)的培育与推广有助于减少台风损失及降低劳动力、物资成本,提高产业效益,前期已筛选、培育了一批矮蕉品种(系),具备推广潜力,但组培、快繁的效率非常低,为此,开展矮蕉品种(系)组织培养技术的筛选和优化,以推进矮蕉品种(系)的应用。结果表明:矮蕉品种(系)启动增殖、继代培养、生根培养所需的植物生长调节剂水平均低于常规对照品种巴西蕉;巴西蕉最适宜的植物生长调节剂组合为4.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA(启动增殖)、3.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA(继代培养)、0.3 mg/L NAA(生根培养);矮蕉品种(系)的最佳植物生长调节剂组合为1.0~2.0 mg/L 6-BA+0.05~0.1 mg/L NAA(启动增殖)、1.0~2.0 mg/L 6-BA+0.05~0.1 mg/L NAA(继代培养)、0.1~0.2 mg/L NAA(生根培养),诱导率、增殖率、有效芽率及根系发育均接近巴西蕉。研究结果有助于矮蕉品种(系)组培苗的生产、外源植物生长调节剂调控技术的研发与应用以及矮蕉品种的推广。

植物生长调节剂对香蕉植株的矮化效应

【目的】筛选降低香蕉株高而不影响产量的植物生长调节剂,探究其使用次数对香蕉植株的矮化效应。检测适宜浓度烯效唑对香蕉叶片中几种防御性抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量以及钾、钙、镁、磷含量的变化,进一步解析除矮化作用外,烯效唑对香蕉植株生长的正向辅助作用,为在香蕉生产上安全、合理使用植物生长调节剂提供参考。【方法】采用根部淋施法评价烯效唑(XX)、多效唑(DX)、矮壮素(AZ)、甲哌(JP)、复配剂0802和0501等植物生长调节剂对香蕉植株的矮化效应。施用0.3 g/株烯效唑15、20、25 d后,测定香蕉叶片中多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)及可溶性蛋白、钾、钙、镁和磷含量的变化。【结果】根据矮化效果评价标准判断,香蕉植株矮化后可在节间距3~5级别内正常生长。1次矮化处理中,XX1、XX3、DX1、AZ1、JP2、JP4、0501、0802处理香蕉株高降幅在11.67~24.00 cm;2次矮化处理中,JP2、DX1、JP4、0802、AZ1、0501、XX3处理香蕉株高降幅在29.67~39.00 cm,均可正常生长。香蕉株高随着植物生长调节剂浓度、使用次数的增加而降低。XX3、0802、0501处理可促使香蕉提早抽蕾,生育期较对照提前6~19 d,且抽蕾整齐;XX3 2次处理和0802处理的抽蕾率分别可达62.01%、89.32%。随着烯效唑使用浓度的提高,香蕉单株产量呈下降趋势,在1次矮化处理中,XX1、XX3、XX5的单株产量分别为27.26、25.62和23.45 kg,XX3、XX5的单株产量与对照(27.45 kg)相比差异达显著水平,产量稍有降低;0802与0501处理香蕉的单株产量分别为27.37 kg和26.99 kg,与对照差异不显著。2次矮化处理香蕉单株产量结果相似。矮壮素和多效唑在低浓度处理下,可促进香蕉提早抽蕾,但浓度超过0.2 g/株时反而使香蕉抽蕾延迟,且对单株产量影响较大甚至造成减产。烯效唑可提高香蕉叶片中PPO、CAT、PAL活性及可溶性蛋白、钾、钙、镁、和磷含量,具有增强植株抗性作用。【结论】生产上推荐烯效唑、复配剂0802、0501作为香蕉矮化剂,浓度可控制在0.2~0.3 g/株,新植蕉矮化1次。香蕉对多效唑、矮壮素较为敏感,不推荐使用。

香蕉A、B基因组胆碱单加氧酶基因克隆及渗透胁迫下表达特性分析

胆碱单加氧酶(CMO)是高等植物体内甜菜碱合成过程中的关键酶,在植物抵御逆境生理过程中具有重要作用。在香蕉A、B参考基因组数据库中分别鉴定到1个CMO基因,对MaCMO与MbCMO基因组序列进行生物学信息分析,发现MbCMO可能由1个香蕉O-岩藻糖基转移酶家族蛋白编码基因与MbCMO基因串联形成。克隆湛江AA(ZJ;AA基因型)、巴西蕉(BX;AAA基因型)、广东大蕉(GD;AAB基因型)和金粉(JF;ABB基因型)的CMO基因编码序列并测序比对,在ZJ和BX中鉴定到基因CMO-A,GD和JF中鉴定到基因CMO-A、CMO-B1和CMO-B2,JF中鉴定到基因CMO-H。鉴定到的4种香蕉CMO基因中,有23个共同的高频密码子,密码子CUU和CCG分别是偏性最强和最弱的密码子。CMO-A蛋白与CMO-H蛋白的氨基酸数量最少,均为425个;CMO-B1蛋白的氨基酸数量最多,为470个,且二级结构最为复杂;CMO-B2蛋白分子量最大,为52.02 kDa;CMO-A分子量最小,为47.48 kDa;4种CMO均属于酸性蛋白,均不具有跨膜结构且均为亲水性蛋白;亚细胞定位预测显示4种CMO均定位在叶绿体中。在进化方面,植物CMO在进化时单、双子叶植物有明显的分支,香蕉CMO-A、CMO-H、CMO-B1、CMO-B2蛋白与其他单子叶植物CMO蛋白亲缘关系更近。RT-qPCR结果显示:4种香蕉根中CMO在渗透胁迫前期上调表达,A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量高于A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量;4种香蕉叶中CMO在渗透胁迫前期下调表达,其中A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量在渗透胁迫后期出现上调表达,A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量高峰出现在10 d,而后15 d时表达量再次下调,并显著低于ZJ与BX的CMO表达量。本研究揭示了香蕉A、B基因组间CMO基因的差异和不同基因型香蕉中CMO基因在渗透胁迫下的表达模式,为进一步研究香蕉A、B基因组CMO基因生物学功能,特别是来源于不同基因组的CMO基因与香蕉抗渗透胁迫能力间的关系奠定基础,为利用基因工程提高香蕉抗逆性提供参考依据。

基于ISSR标记的航天香蕉新材料的遗传特异性

随着航天事业的发展,将传统的育种技术与航天诱变技术相结合实现育种目标的方法已经得到育种专家的广泛认可。福建香蕉产业受到病害、寒害和风害的威胁,以及外来或进口香蕉的冲击,种植规模正面临着萎缩的处境,使香蕉新品种的选育成为香蕉产业研究亟需解决的重要课题。本研究前期以巴西蕉为母本,在航天空间诱变的基础上,经过连续栽培、筛选和观察,选育出生物学和形态学特征差异明显的2份材料。为鉴定自主选育的以上2份航天香蕉材料的遗传特异性,本研究采用ISSR分子标记技术,从30条引物中筛选出2条多态性好的引物,对2份航天香蕉种质和18份现有香蕉种质进行分析。结果表明:筛选的2条引物共扩增出17条清晰的DNA条带,其中多态性条带13条,占总条带数的76.47%,在DNA分子水平上显示出较高的多态位点和丰富的遗传多样性。凝胶电泳结果显示,结合ISSR引物UBC881和UBC847,2份航天香蕉材料均存在特异性扩增条带,可区别于其他18份香蕉种质。聚类分析结果显示,20份香蕉种质材料间的遗传相似性系数介于0.545~1.000之间,平均值为0.905;在遗传相似性系数为0.960时,所选育的2份航天香蕉材料之间,2份航天香蕉材料与母本之间,以及2份航天香蕉材料与其他17份香蕉种质之间均有明显的遗传差异。本研究结果为航天香蕉新品种的选育和鉴定提供依据。

不同授粉方式对香蕉花粉萌发与花粉管生长的影响及显微观察

以可育、高结实率香蕉野生种质资源小果野蕉(AA)及粉蕉栽培品种热粉1号(ABB)为材料,观察香蕉花、子房、胚珠结构,研究不同授粉方式对花粉萌发、花粉管生长的影响。结果表明,小果野蕉自花授粉后花粉萌发率高,萌发数量随授粉时间递增,授粉3 d时达到峰值,后不再变化。花粉管生长迅速,授粉后8 h可到达花柱中部,24 h可到达子房,受精过程可持续1~3 d。不同授粉方式下,自花授粉花粉萌发数量显著高于异花授粉,达到萌发峰值比异花授粉早2 d。且异花授粉花粉管会产生畸形,如花粉管短粗、末端粗壮膨大、形状扭曲等。综上,野生香蕉种质资源自交亲和,花粉萌发、花粉管伸长、受精过程发育良好,是理想的杂交材料。异花授粉时花粉与柱头的亲和性降低、花粉管萌发异常、栽培种胚珠发育不完全等因素致使杂交育种效率低。

香蕉HOS15基因的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

为了研究HOS15(HIGH EXPRESSION OF OSMOTICALLY RESPONSIVE GENES 15)是否参与香蕉抗性调控过程,利用拟南芥HOS15蛋白序列,采用多种生物信息学分析工具,对香蕉HOS15(MaHOS15)基因进行鉴定;以高抗品种‘南天黄’和易感品种‘威廉斯’为试验对象,研究MaHOS15在枯萎病菌胁迫下的表达分析及其调控植物病害的潜在机制。结果表明:MaHOS15蛋白中LisH结构域和WD40重复蛋白序列高度保守;MaHOS15蛋白二级结构具有α螺旋、β折叠、延伸链和无规卷曲结构,且以无规卷曲为主,占比为46.2%;亚细胞定位发现MaHOS15在细胞核内,推测MaHOS15可能在细胞核内参与香蕉枯萎病的调控;MaHOS15可能响应SA信号通路、MeJA信号通路和脱落酸反应;推测MaHOS15是在植物抗病过程中负调控植物对病原体防御的关键基因。

基于叶片解剖结构的矮秆蕉抗旱性评价

为评价矮秆蕉种质资源抗旱性,对18份矮秆蕉种质资源叶片做横切面石蜡切片,测定叶片厚度、上角质层厚度等10个叶片解剖结构特征指标,通过聚类分析和相关性系数排序,筛选抗旱性评价的典型指标,并采用隶属函数法对供试种质的抗旱性进行综合评价。结果表明,供试矮秆蕉种质叶片的解剖结构特征指标存在显著差异,筛选出栅海比、叶片厚度、海绵组织厚度作为抗旱性评价的典型指标。18份矮秆蕉种质抗旱性从高到低依次为13号>16号>17号>10号>9号>2号>4号>3号>14号>11号>18号>8号>12号>15号>5号>7号>6号>1号,以13号矮秆蕉种质的抗旱性最强。