解锁香蕉抗病能力确定植物抗素合成的关键酶
随着新型O-甲基转移酶 (OMT)的鉴定，香蕉抗病性研究取得了突破。这些化合物存在于野生香蕉中，有望开发抗病商业品种。研究人员组装了近乎完整的Musella lasiocarpa基因组，并确定了三种新型 OMT，它们可以增强这些植物抗真菌特性，为通过分子育种提高香蕉抗病性提供了遗传资源。
香蕉是全球重要的作物，但其产量受到各种疾病的威胁，尤其是由尖镰孢菌引起的香蕉枯萎病。传统的控制方法，包括化学农药，会带来环境风险，而且并不总是有效。野生香蕉亲属具有更大的遗传多样性和更高浓度的防御相关化合物，提供了潜在的解决方案。基于这些挑战，进一步研究香蕉抗病的遗传机制至关重要。
江苏省植物资源研究与利用重点实验室的研究人员及其合作者于 2024 年 3 月 8 日在《园艺研究》上发表了一项研究(DOI：10.1093/hr/uhae042)。他们组装了近乎无间隙的 Musella lasiocarpa(一种野生香蕉近亲)基因组，以研究苯并菲酮 (PhPN) 植物抗素的生物合成。这项研究确定了三种新型O-甲基转移酶 (OMT)，它们参与增强这些化合物的抗真菌特性，为开发抗病香蕉品种铺平了道路。 该研究重点研究了 PhPN 植物抗素的生物合成途径，PhPN 植物抗素是香蕉中的天然防御化合物。利用先进的基因组技术，该团队组装了一个高质量、几乎完整的 Musella lasiocarpa 基因组。他们整合了转录组学和代谢组学数据，以确定参与 PhPN 生物合成的候选基因。通过系统发育分析和体外酶学测定，鉴定了三种新型 OMT。这些酶 Ml01G0494、Ml04G2958 和 Ml08G0855 在 PhPN 的甲基化修饰中发挥了重要作用，增强了它们对尖镰孢菌的抗真菌活性。特别是，Ml08G0855 被发现是一种针对 PhPN 结构中多个羟基的多功能酶。该研究还表明，PhPN 的甲基化显著增强了它们的抗真菌特性，为通过分子育种提高香蕉的抗病性提供了潜在的遗传资源。
通讯作者之一陈宇博士表示：“这项研究为香蕉抗病性的遗传基础提供了重要见解。通过了解和利用苯并菲诺酮植物抗素的生物合成途径，我们可以开发更具抗病性的香蕉品种，确保在农业挑战日益增加的情况下获得更好的作物产量和可持续性。”
这项研究的应用有两方面：它可以直接应用于香蕉育种计划，通过分子技术增强抗病性，并为进一步研究植物抗素在植物-病原体相互作用中的作用奠定基础。其影响深远，可能导致培育出更耐寒的香蕉品种，这些品种可以抵御气候变化引起的压力并减少疾病管理实践对环境的影响。
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