由法國(guó)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際小組近日完成了對(duì)香蕉品種小果野蕉（Musa acuminata）的基因組測(cè)序，并開(kāi)始分析這一基因組草圖。相關(guān)研究成果發(fā)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(cè)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(xù)開(kāi)始探究植物的進(jìn)化史和與其他植物的關(guān)系。

“參考芭蕉基因組序列代表了解開(kāi)這一極其重要的農(nóng)作物復(fù)雜的遺傳學(xué)的一項(xiàng)重要進(jìn)展，它的育種特別具有挑戰(zhàn)性，”文章資深作者、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心、埃夫里大學(xué)及Genoscope中心成員Patrick Wincker說(shuō)。研究人員將這一序列草圖稱之為“遺傳改良香蕉的至關(guān)重要的踏腳石。”

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

在當(dāng)前的研究中，研究人員將焦點(diǎn)放在了一種稱為Pahang的雙單倍體香蕉上，Pahang是通過(guò)培育來(lái)自malaccensis亞物種的野生M. acuminata而生成。他們解釋說(shuō)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(fā)現(xiàn)的三種Musa基因組之一，Cavendish的體細(xì)胞無(wú)性系占據(jù)了當(dāng)前生產(chǎn)約一半的香蕉。

采用Roche 454 GS FLX和 Illumina GAIIx平臺(tái)進(jìn)行Sanger法測(cè)序和高通量鳥槍測(cè)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(yù)計(jì)蛋白質(zhì)編碼基因和235種microRNAs。基因組中最顯著的是轉(zhuǎn)座子，占據(jù)了一半的序列。

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

這一香蕉基因組包含了來(lái)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(gè)位點(diǎn)。研究人員指出相比于香蕉品種B. balbisiana中發(fā)現(xiàn)的條斑病毒，這些病毒似乎并沒(méi)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(fù)制發(fā)生在芭蕉譜系內(nèi)和祖先植物中的觀點(diǎn)相一致。祖先植物還生成了同一開(kāi)花植物目（姜目）的其他植物。

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

最后，研究人員的RNA序列數(shù)據(jù)提供了隨香蕉果實(shí)成熟一些轉(zhuǎn)錄改變的認(rèn)識(shí)。例如，他們報(bào)道香蕉成熟涉及一個(gè)改變植物細(xì)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(zhuǎn)錄信息也使得研究人員發(fā)現(xiàn)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(dāng)前主要采用農(nóng)藥對(duì)抗這些病原體，這一研究發(fā)現(xiàn)代表了經(jīng)濟(jì)利益的另一區(qū)域。