Nature突破：香蕉基因組測序

　　由法國的研究人員領導的一個國際小組近日完成了對香蕉品種小果野蕉(Musa acuminata)的基因組測序，并開始分析這一基因組草圖。相關研究成果發布在了7月11日的《自然》(Nature)雜志上。

　　研究人員采用Roche 454、Sanger和Illumina的測序方法繪制出了雙單倍體(doubled-haploid)Musa acuminata的基因組圖。從生成的523Mb基因組序列草圖中，他們繼續開始探究植物的進化史和與其他植物的關系。

　　“參考芭蕉基因組序列代表了解開這一極其重要的農作物復雜的遺傳學的一項重要進展，它的育種特別具有挑戰性，”文章資深作者、法國國家科學研究中心、埃夫里大學及Genoscope中心成員Patrick Wincker說。研究人員將這一序列草圖稱之為“遺傳改良香蕉的至關重要的踏腳石。”

　　Wincker和他的同事們解釋說從7000年前香蕉馴化伊始，芭蕉物種與亞物種間就發生了多次的雜交。結合選擇無需施肥、生成無籽果實的植物，這樣的雜交促成了由M. acuminata和M. balbisiana基因組構成的二倍體和三倍體香蕉品種的形成。

　　在當前的研究中，研究人員將焦點放在了一種稱為Pahang的雙單倍體香蕉上，Pahang是通過培育來自malaccensis亞物種的野生M. acuminata而生成。他們解釋說這種野生植物的單倍體基因組是在廣泛種植的三倍體香蕉Cavendish中發現的三種Musa基因組之一，Cavendish的體細胞無性系占據了當前生產約一半的香蕉。

　　采用Roche 454 GS FLX和 Illumina GAIIx平臺進行Sanger法測序和高通量鳥槍測序(shotgun sequencing)，研究小組生成了覆蓋約90% Pahang基因的組裝草圖。

　　隨后分析這一序列組裝揭示了36,542預計蛋白質編碼基因和235種microRNAs。基因組中最顯著的是轉座子，占據了一半的序列。

　　研究人員追蹤調查了芭蕉科植物和其他如擬南芥、椰棗樹、大米、高亮和短柄草等其他譜系植物所共有的約7,700個基因簇。他們還發現了為某些植物所特有的基因簇，包括與轉錄因子功能、防御和代謝相關的芭蕉特異性基因。

　　這一香蕉基因組包含了來自一種植物害蟲的基因組：稱之為香蕉條斑病毒(banana streak virus)的雙鏈DNA病毒存在于基因組的20幾個位點。研究人員指出相比于香蕉品種B. balbisiana中發現的條斑病毒，這些病毒似乎并沒有遺傳資源形成自主傳染性顆粒。

　　Pahang染色體模式與全基因組復制發生在芭蕉譜系內和祖先植物中的觀點相一致。祖先植物還生成了同一開花植物目(姜目)的其他植物。

　　然而研究小組的染色體和系統進化分析也表明姜目中的全基因組復制獨立于那些影響其他開花植物目——禾本目( Poales)的基因組。

　　最后，研究人員的RNA序列數據提供了隨香蕉果實成熟一些轉錄改變的認識。例如，他們報道香蕉成熟涉及一個改變植物細胞壁的酶的編碼基因的跳躍，以及淀粉生成酶的水平下降。

　　這些轉錄信息也使得研究人員發現了一些有助于香蕉防御的基因，鑒于香蕉面臨的病毒和蟲生真菌，當前主要采用農藥對抗這些病原體，這一研究發現代表了經濟利益的另一區域。