[发明专利]一种用于筛选抗枯萎病香蕉品种的基因标记物

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，尤其涉及一种用于筛选抗枯萎病香蕉品种的基因标记物。

背景技术

香蕉枯萎病，又称巴拿马病、黄叶病，是在世界范围内限制香蕉产量的主要原因(Getha and Vikineswary,2002；O’Donnell et al,1998；Ploetz and Pegg,2000)。该病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.Cubense,Foc)引起的毁灭性土传维管束病害，广泛分布于世界各大香蕉主产区(高乔婉,1996)。香蕉枯萎病菌是兼性寄生菌，其腐生能力很强，在土壤中可以存活8-10年。病原菌进入寄主以后，采用死体营养方式，先降解寄主组织，杀死寄主细胞，再吸收营养(王振中,2006)。香蕉枯萎病是一种典型的维管束病害，发病时在整株外表可见明显的萎焉和下部老叶变黄，在病害严重时期，受感染的植株大多数的叶片变黄或干枯，假茎可以直立1-2个月，之后整株倒地腐烂。在受感染的植株内部，根系和球茎的木质部组织中呈现出红褐色至栗色的变化。在球茎的横切面，有红棕色或黑色的斑点，这是被病原菌侵染后坏死的维管束(Pérez-Vicente,2004)。Foc也侵染香蕉周围萌发的吸牙(Pérez-Vicente,2004)。同时枯萎病扩散的途径还包括带病的种苗(Su et al,1986)和带有病原菌的农耕工具及种植者(Hwang et al,2004)等。

目前依据病菌在香蕉不同品系及不同属种的致病程度，将其划分为4个生理小种(Koenig et al,1997)。其中，1号小种(Race1)呈世界性分布，侵染粉蕉、香蕉的栽培品种大蜜舍(Gros Michel,AAA)及龙牙蕉(Musa,AAB)，不侵染矮香蕉(Dwarf Cavendish,AAA)；香蕉栽培史上第一次枯萎病爆发就是1号生理小种造成的。2号小种(Race2)仅侵染三倍体杂种棱香蕉(Bluggoe,AAB)，不侵染大蜜舍，对香蕉栽培品种的危害较小。3号小种(Race3)主要侵染野生揭尾蕉属(Heliconia spp.)，对香蕉栽培品种基本不造成危害。4号小种(Race4)几乎危害所有的香蕉和大蕉品种(Persley et al,1987；Koenig et al,1997；Ploetz et al,2000)，如大蜜舍、矮香蕉、野蕉、棱指蕉。该小种分热带型(tropical)和亚热带型(subtropical)两种(Visser et al,2010)，在香蕉整个生长时期均造成危害，当土壤中病原菌的浓度达到1×10³CFU/g时，就能使香蕉表现出病害症状(何欣等,2010)。4号生理小种在4个生理小种中破坏性最大(Persley et al,1987；王振中,2006)，目前占世界栽培香蕉种植面积的80％的品种受它侵染，这其中包括商品化种植程度很高的卡文迪什亚种(Cavendish subgroups)(Kungn and Jeffries,2001；Ploetz,2005)。

香蕉枯萎病的发生和发展机理十分复杂，在该研究领域一直存在长期的争论，其研究涉及到病理学、解剖学、生理学、生物化学和分子生物学等多个学科。有研究显示枯萎病的发生是由于病原菌通过根系侵入植株输导组织，病原体在木质部的导管中大量繁殖，这些繁殖体可以在蒸腾压力的作用下随导管运输(在梯状导管的基部收集到病原体)，随着病原体的大量增殖，增殖的病原菌体可由一个导管运输到另一个导管，大量繁殖的病原菌在导管内形成凝胶体，受感染的宿主分泌酚类化合物使堵塞的导管木质化而死亡(Ploetz and Pegg,2000)。同样利用GFP标记的Foc TR4观察到在接种1天后病源菌便附着于根系表皮细胞，沿细胞间层生长，之后可在维管束中大量繁殖从而导致根系死亡(殷晓敏等，2011)。

用香蕉枯萎病菌细胞壁的激发子处理香蕉根系会诱发根系细胞壁的木质化，而且耐病品种中这些酶活均高于感病品种(cv.Williams)，表明木质素引起细胞壁加厚是起到防卫尖孢镰刀菌4号生理小种的重要途径(Ana et al,2000)。研究发现利用激发子处理香蕉植株后，与对照相比较，水杨酸的水平提高21倍，防御酶活性也显著提高，同时多酚含量也提高，说明激发子能够诱导产生系统获得性抗性(Patel et al,2004)，同样在抗病品种中的酚酸类物质上升高于感病品种(VandenBerg et al,2007)，这些研究结果表明香蕉对枯萎病菌存在可诱导的抗病性，而且酚类物质代谢参与香蕉抗枯萎病的过程。