生物技术在香蕉遗传育种中的应用

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1、万方数据福建果树·总第139期FujianFruits2006．·文献综述生物技术在香蕉遗传育种中的应用王尉1。2梁国鲁1江新华1’2谢江辉2+(1西南大学园艺学院，重庆北碚400716；2中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东湛江524091)摘要近20年来，生物技术日趋完善，为培育香蕉优良品种开辟了新的途径。本文就基因工程、突变育种、分子标记及体细胞杂交等在香蕉遗传育种中所取得的进展进行综述，同时对香蕉产业发展提出几点建议。关键词香蕉；基因S-程；突变育种；分子标记；体细胞杂交香蕉属芭蕉科(Musaceae)，芭蕉属(Musa

2、)，包括鲜食蕉、煮食蕉、啤酒蕉和大蕉，其产量在世界水果产量中从1999年的第四位上升到2003年的第二位(NO．2．CHINAFRUITVEGETABLE，2005)，为近5亿人口的主要粮食之一，是继水稻、小麦和玉米之后的第四大粮食作物[1】。目前共有120个国家和地区生产香蕉。近年来我国香蕉生产发展迅猛，2004年总产量达629万吨，居全球第三，香蕉业已成为我国热区农业的支柱产业。然而，由于香蕉栽培品种抗性差，使得全球香蕉产业遭受病虫、霜冻和台风等的严重危害。同时，目前具有商品价值的栽培品种大多为三倍体，营养性结实，具有高度的雌雄不

3、育特性，因此用传统的育种方法难以进行遗传改良。随着生物技术的发展，近十年来在香蕉体细胞胚胎发生、原生质体培养、基因工程、分子生物学和遗传转化等方面都取得了可喜的成果，并预计于2006年完成香蕉基因组的测序心]，从而为选育优良品种奠定坚实的基础。1基因工程辅助育种1．1香蕉基因研究概况香蕉基因组共有5—6亿个碱基对，约为拟南芥的5倍心]，目前主要集中在抗病、品质等相关基因研究上。长期的研究发现，香蕉自身基因文库中抗病基因较少，且大多源于病毒自身的基因¨J，这就给相关基因的分离带来困难。仅Taylor克隆并收稿日期：2006—09一15作

4、者简介：王尉(1980一)，男，在读硕士生，从事细胞生物学研究+为通讯作者测序了3个抗香蕉枯萎病基因(未报道)HJ，随后Norzulaani等也克隆了抗香蕉枯萎病1、4号生理小种的抗性基因∞o；Bums等克隆测序了香蕉束顶病的全基因∞1；陆旺金于2003年克隆出香蕉的膨胀基因【71；金志强等克隆了ACC合成酶基因"】。近期，全球香蕉基因组财团宣布：在2006年前后完成一个起源于印度南部的具有抗黑叶斑病(blacksigatoka)野生种一MusaaccuminataCalcutta4全部基因组的测序工作(黑叶斑病是一种曾导致世界范围内

5、香蕉减产50％的毁灭性真菌病害)⋯。1．2香蕉转基因受体系统研究植物转基因的受体是多种多样的，例如原生质体、悬浮细胞、愈伤组织、种胚、花粉、茎段等，不同的植物须采用不同的受体系统和转化方式。对于香蕉而言，建立良好的转基因受体系统，并采用适宜的转基因方法，是其遗传转化的一个重要环节。香蕉受体系统以组织培养为基础，主要有以下几种：1．2．1原生质受体系统香蕉原生质体培养成功的关键是材料的选取。早在1984年Bakry从香蕉花序培养的愈伤组织中成功分离出了原生质体凹j，随后Megia等对二倍体香蕉未成熟种子培养获得的胚性愈伤组织进行了原生质

6、体的分离¨0

7、，但均未获得再生植株。解决这一问题的关键在于利用体细胞胚性的恢复和胚性悬浮来分离香蕉高质量的原生质体，采用高密度的培养和看护培养，在此条件下，植株的再生率可大大万方数据福建果树·总第139期FujianFruits2006．·文献综述提高⋯。Panis等采取此项技术从悬浮培养的胚性细胞中分离原生质体，并获得了再生植株¨¨。Ka—zunictsu也得到了巴西甜蕉原生质体及再生植株¨引。Assani等最近的研究表明，起源于叶肉细胞和愈伤组织的原生质体无法分裂，而细胞悬浮系起源的原生质体不仅产量高，而且可再生完整的植株；原生质

8、体的产量和质量不仅与起始材料有关，还与基因型有关¨3

9、。纵观香蕉组织培养研究，理论上悬浮细胞和原生质体是良好的转基因受体材料，但仍存在一些问题(如愈伤组织数量和质量较差、体细胞胚发生频率低、植株再生频率低)，制约着香蕉基因工程的发展。1．2．2香蕉器官受体系统香蕉器官受体的研究工作已开展很久并积累了丰富的经验，首先诱导香蕉器官产生愈伤组织，再从愈伤组织中诱导出不定芽。Cronacler—Mitra等用茎尖培养产生愈伤组织和不定芽¨4l；而DhedhDF等以Bluggoe香蕉品种的茎尖分生组织为外植体建立了胚性细胞悬浮系，但再生频率较低

10、¨引；Jv．Escalant与BNOkole等分别利用香蕉和大蕉的花、微盘建立再生体系¨6。17】，然而此系统最大的缺点是转基因植株再生频率低，且多为嵌合体，致使后代的鉴定和筛选工作量大大增加。1．2．3胚状体发生受体系