市场上90%以上栽培香蕉都属于三倍体巴西蕉(Cavendish，又称华蕉或香牙蕉)和大麦克蕉(Gros Michel)亚群。香蕉是热带重要水果之一，海南省是种植大省。香蕉(Musa ssp)是全球进出口鲜果贸易量和交易量最大的水果，同时也是热带和亚热带发展中国家重要的粮食作物。

2023年12月11日，研究院种子团队张亮生教授联合福建农林大学等多家单位在国际著名期刊《Nature Genetics》上在线发表了题为“Origin and evolution of the triploid cultivated banana genome”的研究论文。

该研究组装完成了两个广泛种植的三倍体栽培香蕉(巴西蕉，Cavendish和大麦克蕉，Gros Michel)的高质量染色体水平基因组，还组装了野生二倍体香蕉zebrina的高质量基因组(Zebrina v2.0)(图1)。明确了三倍体栽培香蕉A基因组的祖先来源，其主要来源于Musa acuminata ssp. banksii、malaccensis和zebrina等3个野生二倍体(图1)。对香蕉枯萎病菌Foc race 1和TR4抗性位点进行鉴定和挖掘，巴西蕉抗1号枯萎病可能是从野生zebrina中获得(图2)。香蕉不抗4号枯萎病可能是转座子插入导致抗病基因（RGA）不表达。鉴定了新的调控果实成熟的关键基因(MaNAP4和MaNAP5)(图3)。

图1 两个栽培种香蕉及其起源分析

香蕉一直受由尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense，Foc)引起的香蕉枯萎病威胁。利用组装的高质量Cavendish (抗Foc race 1)和Gros Michel (感Foc race 1)基因组，发现感病香蕉Gros Michel的Ze亚基因组中位于10号染色体的1个RLP基因簇完全缺失(图2b-d)。此外，通过对Foc TR4抗性基因RGA2的比较分析发现，多数野生和栽培香蕉的RGA2启动子区均存在小的重复片段的插入(图2a)。这些结果说明基因组中关键抗性基因（簇）的保留与缺失或调控位点的改变，可能与香蕉是否抗枯萎病菌密切相关。

图2 巴西蕉和大麦蕉及其野生祖先种中抗1号和4号小种的抗性基因/QTL的比较分析

香蕉果实绿熟期短，不耐贮运，因此鉴定关键的控制果实成熟的基因尤为重要。基于基因组、转录组和表观组等多组学联合分析，鉴定到两个新的调控果实成熟关键转录因子(MaNAP4和MaNAP5，图3)。MaNAP4和MaNAP5在叶片中几乎不表达，而在果实成熟过程中特异高表达(图3c)。基于ChIP-Seq分析，MaNAP4和MaNAP5靶向多个已知参与乙烯生物合成与果实成熟相关基因(图3g)。

图3 鉴定果实成熟基因及其靶基因

多倍体基因组常表现出亚基因组优势，即一套亚基因组相对于其它亚基因组对某些性状贡献更大。本研究发现，三倍体AAA栽培香蕉在果实成熟调控和抗病基因分布等方面呈现一定程度的亚基因组优势，发现Ban亚基因组更多与品质等性状关联性较大，而Ze亚基因组分布更多抗病基因，可能更多贡献了抗性。

福建农林大学植物保护学院李秀秀副教授、中国农科院农业基因组研究所余胜博士、中国热带农业科学院热带生物技术研究所程志号副研究员等是论文共同第一作者。浙江大学海南研究院种子团队张亮生教授、福建农林大学园艺学院吕培涛教授、华南农业大学群体微生物研究中心周筱帆教授、云南省种业实验室王继华研究员、福建农林大学王宗华研究员等为共同通讯作者。福建农林大学是第一单位，浙江大学海南研究院是最后通讯单位。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41588-023-01589-3