全 文 ：收稿日期： 2014–01–14　　　　接受日期： 2014–05–11
基金项目： 国家自然科学基金项目(31261140366, 31101535); 中国科学院植物资源保护与可持续利用实验室青年基金项目(Y2013720108014)
资助
作者简介： 刘梦雅(1988~ )，女，硕士研究生，主要从事香蕉基因组的生物信息学分析。E-mail: mengya_liu@126.com
* 通讯作者 Corresponding author. E-mail: wuei@scbg.ac.cn
热带亚热带植物学报　2014， 22(5)： 486 ~ 494
Journal of Tropical and Subtropical Botany
小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因
的鉴定与分析
刘梦雅1,2, 李伟明3, 吴伟1*, 葛学军1
(1. 中国科学院华南植物园，中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室，广州 510650; 2. 中国科学院大学 , 北京 100049; 3. 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： 为探讨小果野蕉(Musa acuminata)中 NBS 基因的功能，基于新近发表的小果野蕉全基因组序列，对 NBS 基因家族进行鉴
定、分类和染色体定位，解析基因的复制特征、系统发育关系及上游启动子调控元件类别，推测这些基因在小果野蕉中可能的
功能。结果表明，在小果野蕉全基因组中鉴定出 125 个 NBS 基因，包括 78 个标准和 47 个非标准 NBS 基因。多数 NBS 基因
在染色体上以基因簇形式存在，串联复制是 NBS 基因家族扩张的主要动力。系统发育分析表明标准 NBS 基因形成两大分支，
77 个标准 NBS 基因有 EST 表达支持。这为群体水平的抗病基因型筛选提供了本底信息，促进栽培香蕉分子抗病育种进程。
关键词： 小果野蕉； 生物信息学； 基因组； NBS 抗病基因
doi: 10.3969/j.issn.1005–3395.2014.05.010
Identification and Characterization of NBS-encoding Disease Resistance
Genes in Musa acuminata Genome
LIU Meng-ya1,2, LI Wei-ming3, WU Wei1*, GE Xue-jun1
(1. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences,
Guangzhou 510650, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. South Subtropical Crops Research Institute,
Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang 524091, China)
Abstract: In order to understand the function of nucleotide-binding site disease resistance genes (NBS) in Musa
acuminata, based on recent publication of draft genome sequence of M. acuminata, the genome-wide NBS-
encoding genes were identified, classified and chromosome located. The characteristics of gene duplications,
phylogeny construction, distribution of adjacent promoter elements, expression evidences, and homologous
function inferences were analyzed. The results showed that 125 NBS genes were identified from whole genome
of M. acuminata, including 78 regular and 47 non-regular NBS genes. They were clustered into two clades
phylogenetically, and most of the regular NBS-encoding genes resided in gene clusters and tandem duplications
were predominant. Expression clues were found among 77 regular genes according to the public EST database.
These would provide some fundamental information about the NBS-encoding genes in Musa species, and promote
molecular disease-resistant breeding of cultivate banana.
Key words: Musa acuminata; Bioinformatics; Genome; NBS-encoding disease resistance gene
第5期 487
香蕉是热带和亚热带重要的水果和粮食作
物，与人们的生产生活与经济发展息息相关。香
蕉栽培种(AAA, AAB, ABB)主要是二倍体小果野
蕉(Musa acuminata, AA)和野蕉(M. balbisiana, BB)
的种内或种间杂交体[1]。近几十年来，大量病害威
胁着香蕉的生产，尤其以 Fusarium oxysporum 为
病原体的枯萎病最为严重[2]。枯萎病是香蕉毁灭
性的土传维管束病害，其高感染率、蔓延范围广的
特性往往会导致香蕉大面积绝产。具有保守核苷
酸结合位点 NBS (Nucleotide binding site)编码蛋白
的基因是植物中广泛存在的抗病基因(Resistance
gene, R)，其中一类以具有亮氨酸重复(Leucine-rich
repeats, LRRs)结构域的 NBS 基因数量最多[3–4]，称
之为 NBS-LRR 类抗病基因家族(以下简称 R 基因)，
拟 南 芥(Arabidopsis thaliana)的 RPS2、水 稻(Oryza
sativa)的 Xa1、番茄(Lycopersicum esculentum)的 Prf
都属于 NBS-LRR 类基因，参与植物对多种病原物
的抗性反应。
由于香蕉栽培种是三倍体且高度不育，通过
传统杂交育种来选育抗病品种非常困难。香蕉的
生命周期较长，不具有高密度遗传图谱，缺乏合适
的转座子系统，至今无法使用图位克隆法和转座子
标签法克隆香蕉的抗病基因。目前对香蕉抗病基
因的研究主要是从栽培种和野生种中克隆 RGAs
(Resistance gene analogues)，Pei 等[5]克 隆 得 到 的
香蕉栽培种与野生种 NBS 类的 RGAs 都属于 non-
TIR 的，由已知 R 基因构建的系统树也表明香蕉
的 RGAs 与 non-TIR 类的 R 基因聚集成一支，而
且 RGAs 在野生种和栽培种的分布差别也不大；
Peraza 等[6]克 隆 了 抗 尖 孢 镰 刀 菌 4 号 小 种 的 M.
acuminata 的 抗 病 基 因 候 选 序 列(Resistance gene
candidates, RGCs)，结构和系统发育的分析都表明
这 些 RGCs 属 于 non-TIR 类，并 分 成 5 组。RGAs
法为了解香蕉抗病的复杂机制、R 基因进化提供
了一定的线索，但它不能鉴定出 NBS 基因家族的全
部成员、也无法判断哪些 RGAs 属于真正的 R 基因。
栽培作物的野生近缘种蕴藏了丰富的优良抗
病基因资源，是作物遗传改良的宝贵资源。D’Hont
等[7]对小果野蕉基因组的 NBS 进行了初步鉴定，并
对这些 NBS 基因进行了简单的分类和大致的染色
体定位。为了充分利用野生芭蕉近缘种的抗病资
源，本研究将基于已发表小果野蕉全基因组序列，
对 NBS 基因进行全面的鉴定，并从结构多样性、染
色体定位、基因复制、系统发育、启动子及 EST 表达
等方面对这些基因进行系统分析。鉴于野生芭蕉
属物种间基因组强烈的共线性关系，这些 NBS 基因
组水平的信息将为未来在野生近缘种中克隆同源
NBS 抗病基因，以及在群体水平上筛选抗病基因型
提供本底信息，促进栽培香蕉分子抗病育种进程。
1 材料和方法
1.1 NBS编码基因的鉴定
从 香 蕉 基 因 组 数 据 库(http://banana-genome.
cirad.fr/)下载小果野蕉(Musa acuminata)全基因组核
苷酸序列以及已注释的 CDS (Coding sequence)与
氨基酸序列。第一步进行全基因组含 NBS 结构域
核苷酸序列搜索，(1) 利用 BioEdit7.0[8]中 BLAST
模块构建全基因组核苷酸的本地库。基于剖面隐马
尔可夫模型(profile Hidden Markov Models，HMMs)，
利 用 Pfam 数 据 库(http://pfam.sanger.ac.uk/)中 NB-
ARC 保守结构域(PF00931)对构建的本地库进行
tBLASTn 同源比对(E-value=1.0)；(2) 利用 EditSeq[9]
导入各比对上的核苷酸片段所在的整个染色体序
列，通过对这些片段上下游各 3 kb 序列的注释，进
一步确认这些比对上片段的基因注释；(3) 在 Pfam
上 验 证 注 释 的 氨 基 酸 序 列 有 无 NBS，剔 除 不 含
NBS 结构域的基因。第二步对已注释 CDS 与 pep
序列验证：采用 HMMs，通过 NB-ARC 与已注释的
CDS 序列进行 tBLASTn 比对，到 pep 序列检索匹
配基因的氨基酸序列，在 Pfam 上验证有无 NBS，
剔除不含 NBS 结构域的基因。第三步整合前两步
结果，剔除二者重复的基因，统计 NBS 基因总数。
1.2 NBS基因的分类
分析小果野蕉 NBS 基因的 N 端结构和 LRR
结构，鉴定其结构多样性。先用 Pfam 确定 NBS 基
因是否编码 NBS、LRR、TIR 结构域，再对 NBS 基
因的氨基酸序列在 COILS 服务系统(http://embnet.
vital-it.ch/software/COILS_form.html，阈 值 取 0.9)
进行序列搜寻[10]，鉴定是否编码 CC 结构域。
1.3 标准NBS基因的染色体定位
对获得的标准 NBS 基因，通过 BLAST (http://
genome.ucsc.edu/FAQ/FAQblat.html)与全基因组核苷
酸序列本地库同源比对，确定其在染色体上的终始
刘梦雅等：小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析
488 第22卷热带亚热带植物学报
位置。然后用 MapInsepct (http://www.plantbreeding.
wur.nl/uk/software_mapinspect.html)作 标 准 NBS 基
因的染色体定位图。
1.4 标准NBS基因的复制
对获得的标准 NBS 基因，利用 DNAMAN 构建
NBS 结构域的同源树，并计算同源性。Gu 等[11]将
基因复制定义为：(1) 相对较长的基因有 >70% 序
列部分可以排列的；(2) 在可排列的区域序列的相
似程度 >70%；(3) 紧密相连的基因中只发生过一次
复制事件。依据以上 3 个准则，统计分析标准 NBS
基因的复制事件。
1.5 标准NBS基因的系统发育分析
NBS 结构域编码的氨基酸序列含有高度保守
的基序，使得对小果野蕉标准 NBS 基因的多序列
比对和系统发育树重建成为可能[12]。根据 Pfam 分
离的 NBS 结构域，用 CLUSTAL W[13]对它们的氨
基酸序列进行多序列比对，再用 MrBayes 3.2.2[14]构
建基因树。参数设置如下：prset aamodelpr=mixed；
mcmc nchains=1 ngen=300000。
1.6 标准NBS基因的表达验证
为初步了解标准 NBS 基因在不同器官和组
织中的表达模式，将每个 NBS 基因的 CDS 序列
与 NCBI 上 的 香 蕉 EST 数 据 库 [http://www.ncbi.
nlm.nih.gov/dbEST，Banana(txid4641)] 分 别 进 行
BLASTn 比对[15]。对获得的数据按不同器官和组
织进行统计分析。
1.7 标准NBS基因的启动子区域分析
根据 BLAST 鉴定的每个 NBS 基因的起始位置，
分离出每个基因上游 2 kb 区域，在 PLACE 数据库[16]
中搜索，统计充分表达的、已知参与抗病反应和压力
条件下的调控元件。其中，对与 WRKY 转录因子有
关的 WBOX [序列为 TGAC(C/T)][17]、CBF (序列为
GTCGAC)和 DRE [(G/A)CCGAC][18]以及与 ERF-type
转录因子有关的 GCC boxes[19]作进一步分析。
2 结果和分析
2.1 NBS基因的鉴定与分类
在 Pfam 数据库中根据 NBS 结构域同源搜索，
从小果野蕉的双单倍体基因型 DH-Pahang 基因组
上鉴定出 125 个 NBS 基因。根据典型的 NBS 结构
域的长度，78 个为标准 NBS 基因，其它 47 个为非
标准 NBS 基因(NBS 结构域太短，不到正常长度的
2/3)不用于后续分析。参照拟南芥[20]和水稻[21]NBS
基因的分类，依据 N 端是否编码 CC、TIR 及 C 端
是否编码 LRR，小果野蕉的标准 NBS 基因可分为
6 类：N、NL、CN、CNL、CNLL、CNLXN (表
1)。所有 NBS 基因中均未发现编码 TIR 的结构域，
这与其他单子叶植物，如水稻[21]和高粱(Sorghum
bicolor)[22]的结果类似，水稻中没有 TNL 基因，但有
3 个 TIR-NBS 基因、不含 LRR，说明在单子叶植物
中不含或含有极少数 TIR 编码的抗病基因。情况
相反的是，拟南芥[20]总共 207 个 NBS 基因中有 114
个在 N 端编码 TIR 结构域，其他双子叶植物也含
有很多的 TIR 编码基因。单子叶植物 NBS 基因缺
失 TIR 结构域的原因还不清楚，很可能是祖先 NBS
基因在单子叶与双子叶植物共同祖先中谱系随机
分选(Lineage sorting)造成的。
2.2 标准NBS基因的染色体定位
根据 BLAST 比对的起始位置将大部分 NBS
基因定位于染色体上(图 1)，少数 NBS 基因由于基
因组测序的 gaps 无法定位于某一确定染色体上，
将其定位于染色体 0 上。可以看出，标准 NBS 基因
或单独或成簇分布于染色体上，且非随机分布。染
色体 3 上含较多 NBS 基因(11 个)，且种类较多(N、
NL、CN、CNL、CNLL 共 5 类)，而染色体 2 仅有
2 个基因。此外，CC 类与 non-CC 类 NBS 基因在
染色体上的分布并无明显差异。
对拟南芥和水稻研究表明，大多数 NBS 基因
以“基因簇”(gene cluster)形式存在。Holub[23]定义
基因簇为：200 kb 内的染色体区域里存在 2 或 2 个
以上基因数。据此标准，小果野蕉中约有 58.97%
(46/78)的 NBS 基因成簇分布，共有 15 个基因簇，大
部分基因簇含 2 或 3 个基因，而染色体 3 和 10 上
的部分基因簇含有 6 个基因，这与拟南芥和水稻的
类似，可能是串联复制或片段复制的结果。
2.3 标准NBS基因复制的分析
基因家族的扩张是基因复制的结果，根据作
用时期和发生范围，基因复制可以分为全基因组复
制、片段复制、串联复制几种形式。本研究中，39
第5期 489
表 1 小果野蕉全基因组 NBS 基因数量
Table 1 Numbers of NBS genes in Musa acuminata genome
结构 Structure 代码 Code 数量 Number
标准 NBS 基因 Regular NBS genes
NBS N 18
NBS-LRR NL 13
CC-NBS CN 17
CC-NBS-LRR CNL 28
CC-NBS-LRR-LRR CNLL 1
CC-NBS-LRR-X-NBS CNLXN 1
合计 Total 78
非标准 NBS 基因 Non-regular NBS genes
NBS / 24
NBS-LRR / 6
CC-NBS / 10
CC-NBS-NBS / 2
NBS-NBS-NBS / 2
NBS-LRR-LRR / 1
NBS-X / 1
CC-NBS-X-X / 1
合计 Total 47
总和 Sum 125
X: 未知基序。
X: Unknown gene sequences.
个小果野蕉标准 NBS 基因出现基因复制现象，形成
12 个基因家族，每个基因家族的成员平均为 3.25，
最大的基因家族成员数为 6；其中 1 个家族的 NBS
基因高度同源(71%)、但位于不同染色体上、在系统
树上也在同一支上，归入片段复制；其余 11 个基因
家族是串联复制，84.6% 的成员(33/39=84.6%)位
于串联基因簇上。因此串联复制是小果野蕉 NBS
基因复制的主要形式，这也与水稻或拟南芥的类
似[20–21]。将小果野蕉与拟南芥[20]、水稻[24]的 NBS 基
因复制进行比较，结果表明(表 2)，小果野蕉的多
基因家族占 50%，比拟南芥(46.6%)要高；基因家
族平均成员数与拟南芥的相当(3.24)，但高于水稻
(2.67)，揭示小果野蕉全基因组内基因复制事件可
能比拟南芥和水稻更多。
小果野蕉 15 个基因簇中有 10 个检测到基因
复制事件，这说明大部分基因簇的形成是基因串
联复制的结果。还有一些 NBS 基因没有与其他
NBS 基 因 聚 集 成 簇，如 chr9T23050、chr2T03610
等，它 们 都 是 单 个 分 布 的 基 因(Singleton)，有 的
singleton 与其他染色体的 NBS 基因同源性很高，
如 chr9T23050 与 chr3T27817，这是片段复制的结
果。尽管小果野蕉 NBS 基因的片段复制比率较低
(1/12)，但这些基因却可能是产生新基因簇的先锋
者[25]。
2.4 标准NBS基因的系统发育分析
通过构建系统树，可推断 NBS 基因的系统发
育关系和基因家族的进化历史。根据拟南芥 NBS
结构域构建的系统树可以将 NBS 基因分为明显的
两大支，正好对应于 N 端是否含 TIR[26]。水稻 NBS
系统树则没有明显分组，它有许多辐射分支、成星
状拓扑结构[21]。图 2 是小果野蕉 NBS 基因的 NJ 树，
明显分成两大支，且两个分支都含 CC 类基因(图 2
蓝色字体表示)，说明小果野蕉的 NBS 基因的进化
模式类似于拟南芥，但又不完全一样。
对小果野蕉 78 个标准 NBS 基因构建的系统
刘梦雅等：小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析
490 第22卷热带亚热带植物学报
图 1 小果野蕉标准 NBS 基因在染色体上的定位
Fig. 1 Physical location of regular NBS genes in Musa acuminata
第5期 491
表 2 小果野蕉、拟南芥、水稻的 NBS 基因比较
Table 2 Comparison of NBS gene among Musa acuminata, Arabidopsis and Oryza sativa
小果野蕉 Musa acuminata 拟南芥 Arabidopsis[20] 水稻 Oryza sativa[24]
单基因 Single-gene (SG) 39 93 216
多基因 Multi-gene (MG) 39 81 248
SG/MG 1.00 0.87 1.14
基因家族数 Number of families 12 25 93
最大基因家族成员数 Maxim. members per family 6 7 1
平均基因家族成员数 Members per family 3.25 3.24 2.67
多基因家族比例 % of MG 50 46.6 53.4
图 2 基于小果野蕉标准 NBS 结构域编码氨基酸序列的 MrBayes 树
Fig. 2 MrBayesian tree of regular NBS genes in Musa acuminata based on the amino acid sequences in the NBS domain, CC-NBS-LRR genes indicated
in blue color.
刘梦雅等：小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析
492 第22卷热带亚热带植物学报
发育树进行分析，结果表明，同一基因家族的成员
聚集在一个分支上，但是同一基因簇的基因则可能
分布在多个分支上。此外，来自某一个染色体的基
因往往聚集在同一分支上，但有的分支也含有小部
分来自其他染色体的基因，称为“混合支”。产生混
合支的原因有很多，如染色体重排、转座、大范围的
基因复制或突变等[25]。小果野蕉 NBS 基因在系统
树上呈现不均衡的混合系统分支现象与拟南芥[20]、
水稻[27]类似。
2.5 标准NBS基因的EST表达证据
对 小 果 野 蕉 78 个 NBS 基 因 的 CDS 序 列 与
GenBank 中栽培香蕉以及两个亲本的 EST 数据
库[Banana(txid4641)]进 行 BLASTN 比 对，同 源 相
似性≥95% 的基因视为有表达支持[15]。结果表明，
有 77 个基因有表达支持，根据表达部位分成 5 个
组，即叶子、根、果实、叶和芽分生组织、多重表达，
其中，11 个仅在 1 种器官或组织中表达，其它 66
个在多个器官或组织中具有表达(即多重表达)。叶
子、根、果实、叶和芽分生组织中表达的 NBS 基因
数分别为 68、40、49、55。此外，少数基因家族内
成员有完全相同的 EST 表达支持模式(chr1T14030
和 chr1T14020)，大部分基因家族成员的 EST 表达
支持模式不同。这说明复制基因的功能多样性可
能是它们长期进化的一个主要特征。
2.6 标准NBS基因的启动子区域和功能分析
对小果野蕉 NBS 基因上游 2 kb 启动区域的
分 析 结 果 表 明，共 有 4 个 调 控 元 件 CBF、DRE、
GCC、WBOX，这 与 苜 蓿(Medicago sativa)的 类
似[15]。 所 有 标 准 NBS 基 因 都 含 WBOX，每 个 基
因 含 17.14 个，高 于 苜 蓿(CNL 有 8.6 个、TNL 有
8.4 个)，且 80.78% 的 NBS 基因含 10 个及以上的
WBOX。 每 个 NBS 基 因 含 有 2.56 个 CBF、1.44
个 DRE、0.44 个 GCC 调 控 元 件，约 有 17.95% 的
NBS 同时含这 4 个调控元件。然而每个 NBS 基因
的 EST 表达支持数和 WBOX 数间没有显著的联
系，这 4 个调控元件的排列与 EST 表达之间也无
明显的联系。不同的系统分支之间、甚至是同一系
统树分支中高度相似基因的 EST 表达支持数目和
WBOX 数目变化也很大。
根 据 同 源 序 列 可 能 的 功 能 相 似 性，我 们 从
NCBI 下载目前功能较为清楚的已知 R 基因(总共
46 个 R 基因，包括拟南芥的 RPS2、水稻的 Xa1、番
茄的 Prf 等)，将它们与小果野蕉中 125 个 NBS 基
因进行批量 BLAST 比对，初步推测小果野蕉中
这些 NBS 基因可能的功能。对同源比对结果进
行严格的过滤(期望值 E-value<1.0×10–6, 比对得分
Score>300)，结果得到 10 个与其它物种同源性很高
的 NBS 同源基因(表 3)， 比如 chr6T21800 基因与
水稻专性白叶枯病 NBS 抗性基因 Xa1 高度同源；
chr7T08530 与拟南芥霜霉病抗性基因 RPS5 也具
有很高的同源性；这 2 个基因和其它 8 个基因为香
蕉相关抗病研究提供了重要候选基因。但是，这种
同源性方法只是对小果野蕉 NBS 基因功能的初步
判断，具体功能还有待进一步验证。
表 3 香蕉亲本小果野蕉的 NBS 基因与已知功能 R 基因的 BLAST 结果
Table 3 BLAST results of NBS genes in Musa acuminata with 46 functional R genes
NBS R 一致度 Identity (%) 比对长度 Alignment length 期望值 E-value 得分 Score
chr6T21800 Xa1 36.76 789 3×10–119 419
chr9T12800 Rxo1 37.13 913 5×10–151 524
chr7T08530 RPS5 31.41 882 5×10–93 332
chr7T20230 RPP8 31.31 923 1×10–105 374
chr8T25780 RPM1 33.41 928 2×10–146 509
chr7T21400 Rpg1-b 34.99 1186 1×10–151 526
chr4T31030 Rp1-D 41.53 667 3×10–123 432
chr10T29330 R3a 35.34 1081 1×10–155 540
chr9T17310 Pm3b 32.94 1023 4×10–124 435
chr5T11640 Fom-2 31.68 1051 7×10–120 421
第5期 493
3 讨论
本研究系统地对香蕉亲本小果野蕉全基因组
的 NBS 基因进行了鉴定与分析，鉴定出的 NBS 基
因 比 D’Hont 多 8 个。 小 果 野 蕉 NBS 基 因 在 基
因组上呈不均匀分布且成簇，存在“热点区域”，
并且热点区域内的基因有很高的同源性(70% 以
上)，推测其可能是串联复制、随后在分歧选择压力
(Diversifying selection)下产生的[22]。系统发育分析
表明，串联复制造成同一个基因家族的成员聚集在
一个分支上，与小部分来自其他染色体的基因形成
混合支，主要与染色体重排、转座、大范围的基因复
制有关[25]。
串联复制和片段复制是基因家族扩张的主要
动力[28]。本研究中，小果野蕉的 NBS 基因复制率
虽然比水稻更高，NBS 基因数目却更少，已知 NBS
基因数量与基因组大小、编码蛋白基因总数都无
关[29]。因此，除了基因的复制频率，还有其它一些
更为复杂的因素需要考虑，这一现象有待深入研
究。相当一部分 NBS 基因成簇分布表明，串联重复
相对于片段化重复是小果野蕉 NBS 基因家族扩张
中更为重要的进化动力。
通过挖掘 EST 数据库可间接了解 NBS 基因
的表达情况，结果表明，大部分的小果野蕉 NBS 基
因是组成型表达，但是表达水平还不清楚。这说明
NBS 基因复制后的假基因化频率很低。由于不清
楚这些 NBS 基因具体的功能，因此这些基因是否有
功能冗余也仍然不清楚，有待进一步的验证。此外，
我们使用的包含 NBS 基因的 EST 文库大部分都是
在正常条件非病害胁迫下表达的，这说明很多 NBS
基因可能除了与抗病有关外还有其它功能。大部
分的 NBS 基因在多种组织和器官中都有表达，说明
大部分 NBS 基因的表达没有组织特异性。
本研究全面鉴定了小果野蕉基因组的 NBS 基
因，揭示了 NBS 基因的基本进化特征，此外，根据与
其它模式物种或作物中的功能已知 NBS 基因的序
列同源性，预测了部分小果野蕉 NBS 基因的可能功
能，为未来香蕉抗病基因的筛选提供了候选基因。
致谢　　南京大学生命科学学院杨四海教授、袁阳对小果野蕉
全基因组 NBS 基因的鉴定给予了帮助，在此表示衷心感谢！
参考文献
[1]　 Simmonds N W, Shepherd K. The taxonomy and origins of the
cultivated bananas [J]. Bot J Linn Soc, 1955, 55(359): 302–312.
[2]　 Ploetz R C. Panama disease: Return of the first banana menace [J].
Int J Pest Manage, 1994, 40(4): 326–336.
[3]　 Hammond-Kosack K E, Jones J D G. Plant disease resistance
genes [J]. Annu Rev Plant Biol, 1997, 48(1): 575–607.
[4]　 Dangl J L, Jones J D G. Plant pathogens and integrated defence
responses to infection [J]. Nature, 2001, 411(6839): 826–833.
[5]　 Pei X, Li S J, Jiang Y, et al. Isolation, characterization and
phylogenetic analysis of the resistance gene analogues (RGAs) in
banana (Musa spp.) [J]. Plant Sci, 2007, 172(6): 1166–1174.
[6]　 Peraza-Echeverria S, Dale J L, Harding R M, et al. Characterization
of disease resistance gene candidates of the nucleotide binding
site (NBS) type from banana and correlation of a transcriptional
polymorphism with resistance to Fusarium oxysporum f. sp.
cubense race 4 [J]. Mol Breed, 2008, 22(4): 565–579.
[7]　 D’Hont A, Denoeud F, Aury J M, et al. The banana (Musa
acuminata) genome and the evolution of monocotyledonous plants
[J]. Nature, 2012, 488(7410): 213–217.
[8]　 Hall T A. BioEdit: A user-friendly biological sequence alignment
editor and analysis program for Windows 95/98/NT [J]. Nucl
Acids Symp Ser, 1999, 41(1): 95–98.
[9]　 Burland T G. DNASTAR’s Lasergene sequence analysis software
[M]// Bioinformatics Methods and Protocols. United States: Humana
Press, 1999: 71–91.
[10]　 Lupas A, Van Dyke M, Stock J. Predicting coiled coils from
protein sequences [J]. Science, 1991, 252(5009): 1162–1164.
[11]　 Gu Z, Cavalcanti A, Chen F C, et al. Extent of gene duplication
in the genomes of Drosophila, nematode, and yeast [J]. Mol Biol
Evol, 2002, 19(3): 256–262.
[12]　 Plocik A, Layden J, Kesseli R. Comparative analysis of NBS
domain sequences of NBS-LRR disease resistance genes from
sunflower, lettuce, and chicory [J]. Mol Phylogenet Evol, 2004,
31(1): 153–163.
[13]　 Thompson J D, Higgins D G, Gibson T J. CLUSTAL W: improving
the sensitivity of progressive multiple sequence alignment
through sequence weighting, position-specific gap penalties and
weight matrix choice [J]. Nucl Acid Res, 1994, 22(22): 4673–
4680.
[14]　 Huelsenbeck J P, Bollback J P. Empirical and hierarchical Bayesian
estimation of ancestral states [J]. Syst Biol, 2001, 50(3): 351–366.
[15]　 Ameline-Torregrosa C, Wang B B, O’Bleness M S, et al.
Identification and characterization of nucleotide-binding site-
leucine-rich repeat genes in the model plant Medicago truncatula
[J]. Plant Physiol, 2008, 146(1): 5–21.
[16]　 Higo K, Ugawa Y, Iwamoto M, et al. Plant cis-acting regulatory
DNA elements (PLACE) database: 1999 [J]. Nucl Acid Res,
刘梦雅等：小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析
494 第22卷热带亚热带植物学报
1999, 27(1): 297–300.
[17]　 Dong J, Chen C, Chen Z. Expression profiles of the Arabidopsis
WRKY gene superfamily during plant defense response [J]. Plant
Mol Biol, 2003, 51(1): 21–37.
[18]　 Sakuma Y, Maruyama K, Qin F, et al. Dual function of an Arabidopsis
transcription factor DREB2A in water-stress-responsive and
heat-stress-responsive gene expression [J]. Proc Natl Acad Sci
USA, 2006, 103(49): 18822–18827.
[19]　 Ohme-Takagi M, Suzuki K, Shinshi H. Regulation of ethylene-
induced transcription of defense genes [J]. Plant Cell Physiol,
2000, 41(11): 1187–1192.
[20]　 Meyers B C, Kozik A, Griego A, et al. Genome-wide analysis of
NBS-LRR: Encoding genes in Arabidopsis [J]. Plant Cell, 2003,
15(4): 809–834.
[21]　 Zhou T, Wang Y, Chen J Q, et al. Genome-wide identification
of NBS genes in japonica rice reveals significant expansion
of divergent non-TIR NBS-LRR genes [J]. Mol Genet Genom,
2004, 271(4): 402–415.
[22]　 Cheng X, Jiang H Y, Zhao Y, et al. A genomic analysis of
disease-resistance genes encoding nucleotide binding sites in
Sorghum bicolor [J]. Genet Mol Biol, 2010, 33(2): 292–297.
[23]　 Holub E B. The arms race is ancient history in Arabidopsis, the
wildflower [J]. Nat Rev Genet, 2001, 2(7): 516–527.
[24]　 Yang S, Zhang X H, Yue J X, et al. Recent duplications dominate
NBS-encoding gene expansion in two woody species [J]. Mol
Genet Genom, 2008, 280(3): 187–198.
[25]　 Tan S L, Wu S. Genome wide analysis of nucleotide-binding site
disease resistance genes in Brachypodium distachyon [J/OL].
Comp Funct Genom, 2012: 418208, doi:10.1155/2012/418208.
[26]　 Richly E, Kurth J, Leister D. Mode of amplification and
reorganization of resistance genes during recent Arabidopsis
thaliana evolution [J]. Mol Biol Evol, 2002, 19(1): 76–84.
[27]　 Monosi B, Wisser R J, Pennill L, et al. Full-genome analysis of
resistance gene homologues in rice [J]. Theor Appl Genet, 2004,
109(7): 1434–1447.
[28]　 Leister D. Tandem and segmental gene duplication and recombination
in the evolution of plant disease resistance genes [J]. Trends
Genet, 2004, 20(3): 116–122.
[29]　 Porter B W, Paidi M, Ming R, et al. Genome-wide analysis of
Carica papaya reveals a small NBS resistance gene family [J].
Mol Genet Genom, 2009, 281(6): 609–626.