澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近日宣布，在一種野生香蕉中成功鎖定一段能夠抵抗致命真菌病害的關(guān)鍵基因區(qū)域，有望為全球香蕉產(chǎn)業(yè)找到長(zhǎng)期而可持續(xù)的自我保護(hù)“防火墻”。 相關(guān)成果已發(fā)表于期刊《Horticulture Research》。

研究負(fù)責(zé)人陳安德魯博士與伊麗莎白·艾特肯教授表示，他們?cè)谝环N名為“加爾各答4號(hào)”（Calcutta 4）的野生二倍體香蕉中，找到了對(duì)“枯萎病副熱帶4型”（Fusarium wilt Sub Tropical Race 4，簡(jiǎn)稱STR4）具有天然抗性的遺傳來源。 STR4屬于臭名昭著的“巴拿馬病”真菌系統(tǒng)，是目前威脅世界主栽品種“卡文迪什”香蕉的主要土傳病害之一。

“巴拿馬病”由土壤中的尖孢鐮刀菌引起，可通過根部侵染香蕉植株，使植株萎蔫、死亡，而且真菌能在土壤中長(zhǎng)期存活，嚴(yán)重污染種植地，一旦暴發(fā)，整片園區(qū)往往難以再種香蕉。 陳博士指出，從野生香蕉中發(fā)掘并利用天然抗性，是應(yīng)對(duì)這一病害的長(zhǎng)久之計(jì)，有助于減少化學(xué)防治依賴，保護(hù)未來種植安全。

為鎖定抗性來源，團(tuán)隊(duì)將具有高抗性的加爾各答4號(hào)與同屬二倍體、卻易感病害的其他亞種香蕉進(jìn)行雜交，培育出新的后代群體。 隨后，這些后代植株被統(tǒng)一接觸STR4菌株，研究人員對(duì)其中死亡與存活植株分別進(jìn)行DNA分析和對(duì)比。 經(jīng)過定位分析，他們成功將抗性性狀“追蹤”到加爾各答4號(hào)的第5號(hào)染色體上的特定基因區(qū)間，并將此描述為來自該野生亞種的首個(gè)Race 4抗性遺傳“剖析”。

這項(xiàng)研究歷時(shí)五年，由昆士蘭大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品可持續(xù)學(xué)院團(tuán)隊(duì)完成。 團(tuán)隊(duì)采用了群體構(gòu)建與病害篩選等前向遺傳學(xué)方法，結(jié)合全基因組測(cè)序與“群體分離分析”（bulk segregant analysis）等手段，在每一代香蕉雜交群體生長(zhǎng)滿至少12個(gè)月并開花后，才能繼續(xù)做抗性鑒定和遺傳分析，過程耗時(shí)且精細(xì)。

雖然加爾各答4號(hào)攜帶關(guān)鍵抗性基因，但并不適合直接作為商品化香蕉栽培，因?yàn)槠涔麑?shí)品質(zhì)難以滿足食用需求。 因此，研究團(tuán)隊(duì)的下一步目標(biāo)，是基于這一發(fā)現(xiàn)開發(fā)分子標(biāo)記，用于在育種階段快速“標(biāo)記并追蹤”抗性基因，讓育種家在幼苗期就能準(zhǔn)確篩選潛在抗病植株，而無需等待病害自然顯現(xiàn)。 陳博士表示，這將顯著加快選育進(jìn)程、降低成本，并最終有望培育出口感良好、易于栽培且在遺傳上天然抵抗枯萎病的新品種香蕉。

目前，STR4主要危害全球副熱帶地區(qū)的香蕉生產(chǎn)，而與其密切相關(guān)的“熱帶4型”（TR4）則已在包括澳大利亞在內(nèi)的熱帶地區(qū)造成嚴(yán)重?fù)p失。 研究獲得了澳大利亞園藝創(chuàng)新公司（Hort Innovation）通過香蕉產(chǎn)業(yè)征費(fèi)資金及澳大利亞政府的聯(lián)合資助，相關(guān)發(fā)現(xiàn)也將為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化育種投入提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)這些基因?qū)用娴某晒嬲D(zhuǎn)化為育種工具，并在香蕉產(chǎn)業(yè)中推廣應(yīng)用。