【摘 要】
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香蕉（Musa spp.）是热带、亚热带地区最重要的水果之一。香蕉枯萎病是由古巴尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc）侵染引起的一种土传病害,严重威胁香蕉产业。近年来,以栽培抗病品种结合综合防治措施为代表的技术应用使香蕉枯萎病的危害程度有所降低。香蕉抗病病机理研究可为抗病品种选育提供理论参考,抗病基因克隆可为抗病育种奠定材料基础。植物细胞壁是寄主与病原
【基金项目】
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国家重点研发计划《果树抗逆机制与调控》（2018YFD1000300）； 广东省重点研究领域计划项目《优质、特色、抗逆香蕉新品种选育》（2018B020202005）； 国家自然科学基金项目（31272117）；
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香蕉（Musa spp.）是热带、亚热带地区最重要的水果之一。香蕉枯萎病是由古巴尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc）侵染引起的一种土传病害,严重威胁香蕉产业。近年来,以栽培抗病品种结合综合防治措施为代表的技术应用使香蕉枯萎病的危害程度有所降低。香蕉抗病病机理研究可为抗病品种选育提供理论参考,抗病基因克隆可为抗病育种奠定材料基础。植物细胞壁是寄主与病原菌相互作用的重要场所,其中植物的细胞壁果胶是病原菌侵入寄主的过程中起主要作用的屏障。本实验以抗香蕉枯萎病4号生理小种（Foc4）的‘东蕉1号’（Musa spp.AAA）和其感病突变体ke2（Musa spp.AAA）为试材,分析比较不同发育阶段‘东蕉1号’和ke2接种Foc4后果胶甲酯酶（pectin methylesterase,PME）、多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）酶活力的差异变化,利用识别不同甲酯化程度果胶及PME的单克隆抗体、采用免疫荧光标记技术研究了抗、感品种中相应抗原成份对病原菌的差异响应;从抽蕾期‘东蕉1号’和ke2根系响应Foc4胁迫的转录组数据库中筛选出果胶代谢相关基因,并从抗、感材料中分别克隆可能与香蕉的抗/感病性相关的PME和PG基因用于后续研究。获得的主要研究结果如下:1.Foc4侵染后根系中PME、PG酶活性变化无论是组培苗,袋苗还是抽蕾期的香蕉,病原菌侵染均导致抗病品种的PME酶活性上升而感病突变体ke2的下降,无论是未接菌对照还是病原菌侵染处理,抗病品种的PME酶活性均显著高于感病材料的（除袋苗阶段二者间无显著差异外）。这表明香蕉根系中的PME酶活性很可能与其抗病性相关,较高的PME酶活性有利于细胞壁果胶降解产生寡聚半乳糖醛酸,从而诱导香蕉的抗病性。类似的,无论是组培苗、袋苗还是抽蕾期,病原菌侵染均导致抗病品种PG酶活性上升,而感病突变体的下降。不同的是,未接菌对照中抗病品种的PG酶活性等于或低于感病突变体的。2.Foc4侵染后叶片中PME、PG酶活性变化Foc4胁迫下,香蕉叶片中的PME、PG酶活性与其根系中的变化趋势不完全一致。组培苗叶片的PME和PG酶活性无论是在抗、感材料间,还是是否有病原菌侵染均无显著差异。相反,袋苗阶段,无论是未接菌对照还是病原菌侵染处理,抗病品种‘东蕉1号’的PME酶活性均低于感病突变ke2的,而PG酶活性正好相反。除抗病品种的PME酶活性外,其它情况下病原菌侵染均导致PME、PG酶活性的上升。3.细胞壁果胶多糖抗体的时空分布与变化Foc4胁迫下,处于不同发育阶段香蕉的根和叶片中细胞壁果胶多糖含量变化趋势一致:根和叶片中JIM5抗体所识别的抗原（低甲酯化程度果胶）含量在抗病品种‘东蕉1号’中均下降,在感病突变体ke2中均上升;JIM7抗体识别的抗原（高甲酯化程度果胶）含量和PME表达量在‘东蕉1号’和ke2中均下降。推测JIM5抗原的减少/增加可能是香蕉抗/感病品种对Foc4的一种典型反应。4.转录组数据库果胶代谢相关差异表达基因的筛选从香蕉响应Foc4胁迫的转录组数据中筛选出11个差异表达的PME/PMEI基因和13个差异表达的PG基因。其中11个PME/PMEI基因分别在感病突变体ke2中下调和上调,只有1个PME/PMEI基因同时在抗、感材料中上调表达,表明PME/PMEI基因可能与香蕉对Foc4的抗性密切相关;在感病突变体ke2中上调和下调的PG基因分别为6个和4个,而抗病品种中分别为1个和2个,且病原菌侵染后有2个PG基因在‘东蕉1号’中的表达水平显著低于ke2的,这表明PG基因表达可能不利于香蕉对Foc4的抗性。5.果胶代谢相关基因克隆从‘东蕉1号’和ke2中分别成功克隆得到1个Ma PME8基因（GSMUA＿Achr7G15620＿001）和1个Ma PG7基因（GSMUA＿Achr10G04160＿001）。氨基酸序列分析表明:Ma PME8在抗感材料间存在3个氨基酸的差异,而Ma PG7则没有,均属于酸性稳定蛋白。
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