免费文献传递   相关文献

枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长cDNA文库构建及防御基因的表达模式分析



全 文 :中国农业科学 2011,44(6):1092-1099
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.06.003

收稿日期:2010-07-19;接受日期:2010-11-15
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务专项(sscri200908)、国家产业技术体系项目(nycytx-33-20)、国家科技基础条件平台重点项目
(2005DKA21000-5-05)
联系方式:王 尉,Tel:020-39332974;E-mail:wangweisys@163.com。通信作者谢江辉,Tel:0759-2858168;E-mail:Xiejianghui@21cn.com


枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长 cDNA 文库构建
及防御基因的表达模式分析
王 尉 1,2,胡玉林 3,莫亿伟 3,孙德权 3,谢江辉 3
(1 安徽农业大学生命科学学院,合肥 230036;2 中山大学生命科学学院植物与微生物互作实验室,广州 510006;
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:【目的】研究防御基因表达模式,筛选抗枯萎病候选基因,进一步阐明抗病机制。【方法】以 4号枯
萎病生理小种诱导的‘农科 1 号’香蕉为试材,利用 DSN(duplex-specific nuclease)均一化酶结合 SMART
(switching mechanism at 5′end of the RNA transcript)技术构建香蕉根的均一化全长 cDNA 文库;并用多
重半定量 RT-PCR 技术研究防御基因的表达模式。【结果】经检测,文库滴度为 3.1×106 cfu·mL-1,扩增后库容为
2.8×108 cfu·mL-1。随机挑选 580 个克隆进行测序,去除低质量序列后获得 421 个 unigenes,片段分布在 750—3 000
bp,文库重组率为 100%,其中,未知功能基因占 42%,全长 cDNA 序列为 68%。文库筛选获得 7个防御基因,进行
不同时间的诱导表达分析,发现苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、β-1,3-葡聚糖酶(PR-2)和胶质
乙酰酯酶(PAE)具有较低的本底表达水平;枯萎病菌浸染后,7个防御酶基因表达量增加,过氧化物酶(POX)、
几丁质酶(PR-3)、PAE 和 PAL 在第 6 天达到高峰;虽然 7 个防御基因在对照植株中的表达模式与诱导后的植株
类似,但表达量均显著低于接菌后。【结论】所构建的均一化全长 cDNA 文库,片段重组性和完整性均达到分离筛
选目的基因高质量文库的要求,且证明了 7个防御基因不同程度地参与了抗枯萎病反应。
关键词:香蕉;枯萎病;cDNA 文库;防御基因;表达

Construction of a Normalized Full-Length cDNA Library of Banana
Roots and Expression Patterns of Defense Genes
WANG Wei1,2, HU Yu-lin3, MO Yi-wei3, SUN De-quan3, XIE Jiang-hui3
(1School of Life Science, Anhui Agricultural University, Hefei 230036; 2 Laboratory of Plant and Microbial Interaction, School of
Life Science, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510006; 3Institute of China Southern Subtropical Crop Research, Chinese Academy
of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang 524091, Guangdong)

Abstract: 【Objective】The research purpose is to figure out the expression patterns of defense genes, screen candidate genes
related to resistance to Fusarium wilt, and further clarify the resistance mechanism. 【Method】A normalized cDNA enriched in
full-length sequences was constructed from roots of banana cultivar Nongke No. 1 inoculated with FOC race 4 using DSN
(duplex-specific nuclease) normalization method combined with SMART (switching mechanism at 5′ end of the RNA transcript)
technique. Furthermore, the expressions of defense genes were considered with multiplex semi-quantitative PCR. 【Result】The liter
of original cDNA library was 3.1×106 cfu·mL-1, and amplified library was 2.8×108 cfu·mL-1. Then, 421 unigenes containing 42%
unknown genes from the sequenced results of 580 clones selected randomly were obtained after the removal of low-quality
sequences. The average size of cDNA inserts ranged from 750 to 3 000 bp with a recombination rate of 100%. The rate of full-length
6 期 王 尉等:枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长 cDNA 文库构建及防御基因的表达模式分析 1093
gene was 68%. Some protein genes associated with defense were obtained on the basis of cDNA library. By RT-PCR analysis, the
expression levels of phenylalanine ammonialyase (PAL), catalase (CAT), β-1,3-glucanase (PR-2) and pectin acetylesterase (PAE) in
non-inoculated condition were very low. However, seven defense genes were obviously increased after inoculated by FOC race 4,
and peroxidase (POX), endochitinase (PR-3), PAE and PAL reached the peak in the sixth day. Though the expression patterns of
seven defense genes were similar with the controls, the intensities were much less than the inoculations. 【Conclusion】 These results
indicated that the normalized full-length cDNA library was established successfully, which can be used for isolating required gene in
the light of the rate of recombinant and integrity. Meanwhile, seven defense genes were identified, which played a key role in
resistance to Fusarium wilt in some extent.
Key words: banana; Fusarium wilt; cDNA library; defense genes; expression

0 引言
【研究意义】香蕉枯萎病(Fusarium oxysporum f.
sp. cubense,FOC)是一种毁灭性的病害,广泛分布
于南太平洋、亚洲、澳大利亚、非洲及美洲热带的香
蕉产区[1],在中国广东、广西、福建、台湾和海南等
省(区)也有分布[2]。该菌分为 4 个生理小种,其中,
以 4 号(race 4)危害性最强,几乎可以浸染所有蕉种,
导致植株枯萎死亡。克隆抗性基因(resistance gene,
R 基因)、选育抗病品种被认为是防治枯萎病最经济、
最有效的措施[3]。R 基因可诱导防御基因的表达[4],研
究其作用机制不仅具有理论意义,而且可为抗病品种
选育提供参考依据。【前人研究进展】构建抗病种质
资源高质量全长 cDNA 文库是筛选R 基因和防御基因
的有效途径。SMARTTM 技术已被广泛应用到动、植
物全长 cDNA 文库的构建中[5-6],但存在高丰度基因的
干扰,DSN(duplex-specific enzyme)是近年来发现的
一种热稳定核酸酶[7],可使不同丰度基因得到有效均
一化。Tian 等[8]应用此技术构建了马铃薯全长 cDNA
文库,并筛选得到一个新的病程相关蛋白(pathogenesis-
related proteins,PR 蛋白)基因。Bernet 等[9]利用 cDNA
文库研究了抗柑桔衰退病毒候选基因的功能。试验证
明,PAL、POX、PR-1、PR-2 和 PR-3 等一些防御酶
活性变化可作为植物抗病性早期鉴别的标志[10-11]。关
于防御酶与抗病相关性,在芒果、西红柿、葡萄、樱
桃等植物均有大量报道[11-14],Pyung 等[12]用假单胞菌
处理烟草,发现 PR-1 和 PAL 活性上调,增强了对辣
椒病毒的抗性。Cavalcanti 等[13]和 Ramamoorthy 等[14]
用真菌分别处理西红柿及其种子,能够显著提高感病
品种的抗性,推测可能是与 POX、PAL 和木质素的积
累及几丁质酶活性上调相关。在香蕉中,Thangavelu
等[10]和 Fishal 等[15]分别用假单胞菌和内生真菌均可诱
发根部 POX、PAL、PR-2、PR-3 及一些酚类物质活性
的升高,提高植株对枯萎病 4 号生理小种的抗性。比
较抗病和感病香蕉品种体内防御酶活性,发现抗性品
种酶活性高于感病品种[16]。而且,抗病品种中防御酶
活性增加速率显著快于感病品种[17]。【本研究切入点】
目前,对于防御基因的研究虽取得一些成效,但其具
体功能和作用机理仍需进一步研究。【拟解决的关键
问题】本研究利用 SMARTTM 及均一化技术构建抗病
品种‘农科 1 号’根部全长 cDNA 文库,通过筛选防
御基因,并研究其表达模式,为探寻和克隆抗病基因,
系统揭示香蕉抗枯萎病的分子机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
香蕉‘农科 1 号’取自中国热带农业科学院南亚
热带作物研究所香蕉资源圃,具有抗枯萎病 4 号生理
小种特性[18]。用组培快繁技术培养香蕉幼苗,后移栽
盆中置于温室大棚中培养(26±2)℃,待苗长到 7—8
片叶时,采用伤根法对其进行浸染试验,对照用重蒸
水处理,每个处理 10 株苗,重复 3 次,分别取接种后
0、1、2、4、6 和 8 天的根部材料,液氮快速冷冻,
-80℃冰箱保存备用。
香蕉枯萎病菌 4 号生理小种(race 4)由华南农业
大学热带亚热带果树研究室友情提供。枯萎病菌在
PSA 培养基中,28℃黑暗培养 7 d 后,用无菌水配成
5×106 cfu·mL-1的孢子悬浮液,后用 15 mL 孢子悬浮
液浸泡香蕉苗的根部[10]。
1.2 总 RNA 提取及 cDNA 的合成
采用改良 SDS 法[19]提取香蕉根中的总 RNA,并
用 Promega 公司的 PolyA Ttract mRNA 试剂盒分离纯
化 mRNA。1.5%琼脂糖凝胶电泳检测 RNA 的完整性,
并用紫外分光光度计测定其浓度。
取 6 个不同时期的 mRNA 等量混合后,用
Clontech 公司的 Creator SMART cDNA Construction
Kit 进行 mRNA 的第一、第二链合成。反转录得到第
一链 cDNA,后用 LD-PCR 对 cDNA 进行扩增,扩增
1094 中 国 农 业 科 学 44 卷
程序为 95℃ 7 s,66℃ 20 s,72℃ 4 min,18 个循环。
取 5 µL 产物于 1.2%含 EB 琼脂糖凝胶上电泳检测。
1.3 全长 cDNA 的均一化及二次 PCR
对 扩 增 得 到 的 cDNA 用 QIA Quick PCR
Purification Kit(Qiagen 公司)进行纯化,并稀释浓度
约为 100 ng·µL-1。依据 Trimmer-Director Kit 的使用说
明,用不同浓度梯度的 DSN(1/2、1/4、1/8)对纯化
后的 cDNA 进行处理,取 2 µL cDNA 加入 1 µL 杂交
缓冲液及 1 滴矿物油,98℃变性 2 min,68℃杂交 5 h
后,加 5 µL 68℃预热的 DSN master buffer,再分别加
稀释的 DSN 处理液,68℃保温 25 min,最后加入 10 µL
终止液终止反应。
取 1 µL 上述反应混合物作模板进行不同循环数
的 PCR 扩增,反应体系为 5 µL 10×advantage2 PCR
buffer,1 µL 50×dNTP mix,1.5 µL Evrogen PCR
primer M1,1 µL 50×advantage2 polymerase mix,加
水至 50 µL。95℃ 7 s,66℃ 20 s,72℃ 4 min,不同循
环次数。选择最佳均一化扩增产物 2 µL 加入上述组
分,再进行第 2 次 PCR 扩增,同时用引物 M2 替换
M1,扩增程序为 95℃ 15 s,66℃ 20 s,72℃ 3 min,
12 个循环。取 5 µL 产物琼脂糖凝胶电泳检测均一化
效果,并回收。
1.4 全长 cDNA 文库构建及评价
取均一化 cDNA,用 SfiⅠ于 50℃酶切 3 h。将酶
切产物用 CHROMA SPIN-400 柱分离分级,回收 500
bp 以上的 cDNA 片段,然后与 1.0 µL λTripLEx2 载体
连接,16℃连接过夜,取 25 µL 包装蛋白与连接产物
在 30℃条件下包装 90 min,重复 1 次。每管加 500 µL
1×λ dilution buffer 和 25 µL 氯仿,混匀后高速离心,
获得原始文库。
用稀释缓冲液以 10 倍、100 倍和 1 000 倍稀释文
库,涂平板培养,计算文库的滴度及重组率(cfu/mL=
(噬菌斑数×稀释倍数×10)/铺板稀释噬菌体体积),
对已构建的文库进行 PCR,验证插入片段的大小,后
送往 Invitrogen 生物公司测序。
1.5 序列分析
利用 DNAstar 生物软件 SeqMan 程序分析测序结
果,去除重复和繁冗的载体序列,并用 NCBI
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/)网站中的在线软
件 BLAST 对获得的 unigenes 序列进行同源搜索。后
用 KEGG 数据库(http: //www.genome.jp/kegg/)分析
它们可能参与的代谢途径。
1.6 防御基因的表达模式分析
依据序列分析结果,设计引物(表 1),用多重
半定量 RT-PCR 对不同防御基因的差异表达进行分
析,反应体系为 2.5 µL10×PCR bufferⅡ,1.5 µL 25
mmol·L-1 MgCl2 , 1 µL 10 mmol·L-1 dNTP/analog
mixture,0.2 µL ExTaq,各 1 µL 的上下游引物(20
µmol·L-1),2 µL cDNA 模板,补足 RNase free H2O
至总体积 25 µL。以香蕉中 β-actin 看家基因(house
keeping gene)为内参,扩增程序为 85℃ 1 min,退火
温度 1 min,72℃ 1 min,共 38 个循环;72℃总延伸
10 min。
2 结果
2.1 总 RNA 提取

表 1 防御基因表达模式分析所需的多重半定量 RT-PCR 引物
Table 1 Primer sequences of defense-related genes studied in expression patterns by multiplex semi-quantitative RT-PCR
防御基因
Defense gene
正向引物(5′-3′)
Forward primer sequence
反向引物(5′-3′)
Reverse primer sequence
产物长度
Production size (bp)
POX TGTTGGGCGCAGGTATGTCGT TCCGCCAGAGGGTTTGAGGTC 298
PR-3 TCCACGCCCTCCCCTTCCACTC GCCGTCGCCCACCCACCTG 330
PAL GTCAAGGCTAGTAGTGATTGGGT GCTTTTGCATCAATGGGTAGGT 1504
PAE TGGAATGCGACCGAGTTGG GCAGCCTTGTTATATCCTTCAC 398
PR-1 TCCGGCCTTATTTCACATTC GCCATCTTCATCATCTGCAA 126
CAT GACGCCGATCATCCTCCGCTTC GTTCTTGCCGCCCACCACGAT 526
PR-2 CTCCGCCGGCGCCTTCTCCT GGCCACCCGCTCTCCGACACC 294
Musa β-actin GGTATCGTGTTGGATTCTGGA GTAGTCTCATGGATACCTGC 381
POX:过氧化物酶基因 Peroxidase gene;PAL:苯丙氨酸解氨酶基因 Phenylalanine ammonialyase gene;PAE:胶质乙酰酯酶基因 Pectin acetylesterase gene;
PR-1:病原菌相关 1 类蛋白基因 Pathogen-related gene;PR-3:几丁质酶基因 Endochitinase gene;PR-2:β-1,3 葡聚糖酶基因 β-1, 3-glucanase gene;
CAT:过氧化氢酶基因 Catalase gene
6 期 王 尉等:枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长 cDNA 文库构建及防御基因的表达模式分析 1095
改良 SDS 法提取接菌后 6 个时期根中的总 RNA
(图 1),28S 和 18S 特征条带整齐清晰,亮度比接
近 2﹕1,同时可以观察到 5.8S 和 5S 2 条带。紫外分
光光度计检测,A260/A230 约为 2.0,而 A260/A280 均在
1.9 左右,其产量约为 400 µg·g-1·FW。将 6 个不同时
期总 RNA 等量混合,用 PolyA Ttract mRNA 试剂盒分
离和纯化 mRNA,电泳检测片段大小为 500—3 000 bp
(图中未显示),故可以满足后续文库构建需要。



图 1 FOC race 4 接种后 6个时期香蕉根中总 RNA 电泳图
Fig. 1 Analysis of total RNA from banana roots at 6 different
stages after inoculating with FOC race 4 by agarose
gel electrophoresis

2.2 全长 cDNA 合成及均一化检测
反转录得到的第一链 cDNA 经 LD-PCR 扩增后
(图 2),dscDNA主要集中在 500—3 000 bp,与mRNA
的范围相当,由于不同时期基因表达丰度不同,故部
分条带较亮,说明不同大小和丰度的 mRNA 均得到了
有效反转录及扩增。比较 DSN 酶梯度处理和不同循环
扩增结果,发现 1/2 倍稀释效果较好,10 个循环后高
丰度基因的亮带消失,呈现均匀弥散条带,且大小片
段覆盖范围没有明显变化,表明高丰度基因得到了有
效地均一化处理。


A:未均一化 cDNA;B:均一化 cDNA;1、2:重复;M:DL2000 marker
A: Non-normalized cDNA; B: Normalized amplified cDNA; 1, 2: Repeaters;
M: DL2000 marker

图 2 均一化前后 cDNA 琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 2 Agarose gel electrophoresis of non-normalized and
normalized amplified cDNA

2.3 文库质量的鉴定
原始文库滴度为 3.1×106 cfu·mL-1,扩增后文库滴
度为 2.8×108 cfu·mL-1。取适量扩增文库稀释并涂板,
随机挑选克隆,用质粒 PCR 的方法测定文库的重组率
为 100%,插入片段大小为 750—3 000 bp,最长可达
2.6 kb,平均长度约为 1.1 kb(图 3)。



M:DL2000 marker;1—28:插入片段 Inserted fragments

图 3 均一化 cDNA 文库插入片段的 PCR 检测
Fig. 3 Detection of the inserted fragments of normalized cDNA library using PCR method
1096 中 国 农 业 科 学 44 卷
2.4 测序结果分析
随机挑选 580 个克隆进行测序,成功测序 562 个,
经序列拼接去除低质量序列后获得 421 个 unigenes,
包括 64 个 contigs 和 357 个 singletons。将获得的非重
复序列在 NCBI 和 KEGG 数据库中进行搜索比对,结
果表明,与已知功能蛋白同源性较高的主要为转录与
翻译相关的占 9%、物质能量合成与代谢的占 13%、
细胞结构与信号转导的占 9%、抗病与防御功能的占
27%、未知功能基因占 42%。依据全长序列特征及公
共数据库对 unigenes 进行全长分析,全长基因占已知
功能基因的 68%,得知文库中全长 cDNA 序列所占比
例较高(数据未显示)。
2.5 防御基因的表达模式
以肌动蛋白为内参,用多重半定量技术分析接菌
FOC race 4 后 7 个防御酶基因的表达模式,由图 4 可
以看出,在浸染前 0 天所有防御基因表达量均比较低,
PR-1、PR-3 和 POX 检测无结果,而 PAL、CAT、PR-2
和 PAE 具有较低的本底表达水平。当枯萎病菌处理
24 h 后,PR-1 与 PR-3 表达量急剧积累,随着诱导时
间延长,7 个防御基因表达量均加强,但达到表达峰
值的时间不同,POX、PR-3、PAE 和 PAL 在浸染枯萎
病菌后第 6 天表达量达到最高,随后第 8 天下降。而



IF:接种 FOC race 4 Inoculating with FOC race 4;NIF:未接种 FOC race
4 Non-inoculating with FOC race 4

图 4 防御基因的多重 RT-PCR 分析
Fig. 4 Analysis of defense genes by multiplex semi-
quantitative RT-PCR
PR-2、PR-1 和 CAT 的表达量一直处于增加状态。在
整个过程中,虽然 7 个防御基因在对照植株中的表达
模式与诱导后植株相似,但表达量均显著低于接菌后,
且 PR-1 和 PR-2 在对照中几乎处于持平状态,0—8 d
表达量变化不明显。PAE 在对照中第 4 天达到表达的
峰值。
3 讨论
高质量全长 cDNA 文库主要从库容量(扩增后超
过 6×106 cfu·mL-1)、均一化效果和插入片段大小(平
均长度大于 1.1 kb)3 个方面来衡量[6],本研究以当前
应用最广泛的 SMART 技术构建香蕉根部全长 cDNA
文库。利用较少的mRNA或总RNA借助PowerscriptTM
RT 的末端转移酶活性起始反转录得到大量的全长
cDNA,而且在 cDNA 第一、二链引物中引入 SfiⅠ酶
切位点,只需单酶切即可实现定向克隆[5]。扩增后库
容为 2.8×108 cfu·mL-1,文库重组率为 100%,插入片
段主要分布在 750—3 000 bp,最长可达 2.6 kb,平均
长度约为 1.1 kb,全长基因占已知功能基因的 68%,
由此得出构建的文库可以满足后续目的基因筛选的需
求。
基因均一化是全长 cDNA 文库构建的重要环节,
早在 1991 年,Patanjali 等[20]利用羟磷灰石等处理,但
此方法不适合全长 cDNA 的均一化,后用磁珠代替,
然而步骤较为繁琐[6]。本研究用热稳定 DSN 核酸酶,
避免测序过程中大量相同基因的干扰,提高低丰度基
因的拷贝数,克服了基因转录水平上的差异给文库筛
选和分析带来的障碍。Zhulidov 等[5]在 2004 年首次利
用 DSN 原理成功构建了美国加州海兔神经组织的均
一化全长 cDNA 文库。随后在棉花、大豆和玉米等植
物上得到了广泛的应用[6,21-22]。
多重半定量 RT-PCR 技术是当前常用来研究基因
表达的一种简便方法,周林福等 [23]比较了半定量
RT-PCR 与荧光定量 PCR 检测血清 HBVDNA 的载量
时,发现两者的灵敏度和特异性并没有显著差异
(χ2=1.75,P>0.05)。Robinson 等[24]和 Qu 等[25]分别
在Nature和Plant Physiology上发表的结果均证明了此
技术的优越性,在本研究中也有所体现。
通过筛选构建的全长 cDNA 文库,得到 7 个病程
相关蛋白的同源基因,包括 POX、PR-1、PR-3、PAE、
PAL、CAT 和 PR-2。研究报道,PAL 是类苯基丙烷类
代谢过程中重要的酶,可调节酚类物质生物合成[26]。
而 POX 是木质素生物合成最后一步关键酶[27]。酚类
6 期 王 尉等:枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长 cDNA 文库构建及防御基因的表达模式分析 1097
和木质素均在抗真菌过程中发挥重要作用[10,28-29]。本
研究发现,FOC race 4 同样可以诱导香蕉根中 PAL 和
POX 活性增加,这与以前研究结果相一致[10,28-29]。
而 PR-3 和 PR-2 可以通过降解真菌细胞壁的几丁
质和葡聚糖,从而起到防御作用[30]。早在 1982 年,
Pegg等[31]报道了 PR-2和PR-3活性增强可能在抑制枯
萎病菌生长中起到重要的作用。后在拟南芥[32]、烟
草[33]、西红柿[34]、玉米[35]等植物中均有类似报道。本
研究用 FOC race 4 对香蕉苗胁迫处理时,得到类似结
果,PR-3 在第 6 天表达量达到峰值,随后降低,而
PR-2 在 0—8 d 处理时间内,一直处于递增趋势,说
明该基因编码的蛋白与香蕉根部防御功能具有一定的
相关性。而且,Van 等[36]研究证明将烟草中的 PR-1
或 PR-5 转入野生型拟南芥中,可以部分恢复对枯萎
病的抗性,由此猜测,PR-1 表达量提高对于香蕉抗枯
萎病菌可能具有一定的作用。
CAT 在枯萎病菌浸染 24 和 48 h 后显著增加,这
是因为 H2O2是激活防御反应的第二信使,可以通过细
胞壁的 Cross-linking 和作为一个潜在的毒素抵御病原
菌[37],而高浓度 H2O2,又会损伤细胞,故通过提高
CAT 活性降低 H2O2的浓度,减少对细胞的过度氧化,
间接证明了 CAT 在防御反应中的作用。在本试验中,
PAE 上调可能与根细胞壁果胶物质被修饰相关,通过
催化果胶脱乙酰化,水解乙酰酯,进而影响细胞壁强
度[38-39]。线虫感染拟南芥根后,PAE 表达也得到同样
的结果[38]。
随着浸染时间的延伸,POX、PR-1、PR-3、PAE、
PAL、CAT 和 PR-2 转录活性增强,而对照变化较为平
缓,不同防御酶活性达到表达峰值的时间不同,推测
与其在体内的作用机理有关[10,28]。7 种防御酶基因均
可被枯萎病菌 4 号生理小种诱导上调,可能不同程度
参与了抗病进程[15-17]。
4 结论
利用DSN与SMART技术构建了枯萎病菌诱导香
蕉根部均一化全长 cDNA 文库,筛选了防御相关的病
程基因,研究了 7 个候选防御基因的表达模式,发现
它们可能不同程度地参与了抗枯萎病反应,试验结果
为进一步筛选候选抗性基因,研究抗病机理提供参考
依据,形成对枯萎病有效的管理和预防策略。

References
[1] Stover R H. Disease management strategies and the survival of the
banana industry. Annal Review of Phytopathology, 1986, 24: 83-91.
[2] 廖林凤, 董章勇, 王振中, 纪春艳. 香蕉枯萎病菌 RAPD 分析及 4
号生理小种的快速检测. 植物病理学报, 2009, 39(4): 353-361.
Liao L F, Dong Z Y, Wang Z Z, Ji C Y. RAPD analysis of Fusarium
oxysporum f. sp. cubense and rapid detection for FOC4. Acta
Phytopathologica Sinica, 2009, 39(4): 353-361. (in Chinese)
[3] Pegg K G, Moore N Y, Bentley S. Fusarium wilt of banana in Australia:
A review. Australian Journal of Agricultural Research, 1996, 47(5):
637-650.
[4] Luo M, Kong X Y, Huo N X, Zhou R H, Jia J Z. ESTs analysis of
resistance to powdery mildew in wheat at primary infected stage. Acta
Genetica Sinica, 2002, 29(6): 525-530.
[5] Zhulidov P A, Bogdanova E A, Shcheglov A S, Vagner L L,
Khaspekov G L, Kozhemyako V B, Matz M V, Meleshke-vitch E,
Moroz L L, Lukyanov S A. Simple cDNA normalization using
kamchatka crab duplex-specific nuclease. Nucleic Acids Research,
2004, 32: e37.
[6] 李 晨, 闫晓红, 周新安, 沙爱华, 单志慧, 周 蓉, 魏文辉. 大豆
种子不同发育时期全长均一化 cDNA 文库的构建. 中国农业科学,
2010, 43(3): 462-467.
Li C, Yan X H, Zhou X A, Sha A H, Shan Z H, Zhou R, Wei W H.
Construction of a normalized full-length cDNA library of soybean
seed at different developmental stages. Scientia Agricultura Sinica,
2010, 43(3): 462-467. (in Chinese)
[7] Shagin D A, Rebrikov D V, Kozhemyako V B, Altshuler I M,
Shcheglov A S, Zhulidov P A, Bogdanova E A, Staroverov D B,
Rasskazov V A, Lukyanov A. A novel method for SNP detection using
a new duplex-specific nuclease from crab hepatopancreas. Genome
Research, 2002, 12: 1935-1942.
[8] Tian Z D, Liu J, Xie C H. Cloning of a pathogenesis-related protein
gene cDNA of potato using RACE methods combined with cDNA
library. Acta Genetica Sinica, 2003, 30(11): 996-1002.
[9] Bernet G P, Bretó M P, Asins M J. Expressed sequence enrichment for
candidate gene analysis of citrus tristeza virus resistance. Theoretical
and Applied Genetics, 2004, 108: 592-602.
[10] Thangavelu R, Palaniswani A, Doraiswamy S, Velazhahan R. The
effect of Pseudomonas fluorescens and Fusarium oxysporum f. sp.
cubense on induction of defense enzymes and phenolics in banana.
Biologia Plantarum, 2003, 46(1): 107-112.
[11] 翟彩霞, 马春红, 秦 君, 王立安, 陈 霞, 李广敏. 植物诱导抗
病性的常规鉴定——相关酶活性变化与诱导抗病性的关系. 中国
农学通报, 2004, 20(5): 222-224.
Zhai C X, Ma C H, Qin J, Wang L A, Chen X, Li G M. The relations
1098 中 国 农 业 科 学 44 卷
between conventional identification of induced disease resistance in
plants and correlated enzymes chances. Chinese Agricultural Science
Bulletin, 2004, 20(5): 222-224. (in Chinese)
[12] PyungII A, Kyungseok P, Choong-Hoe K. Rhizobacteria-induced
resistance perturbs viral disease progress and triggers defense-related
gene expression. Molecules and Cells, 2002, 13(2): 302-308.
[13] Cavalcanti F R, Resende M L V, Carvalho C P S, Silveira J A G,
Oliveira J T A. Induced defence responses and protective effects on
tomato against Xanthomonas vesicatoria by an aqueous extract from
Solanum lycocarpum infected with Crinipellis perniciosa. Biological
Control, 2006, 39: 408-417.
[14] Ramamoorthy V, Raguchander T, Samiyappan R. Enhancing
resistance of tomato and hot pepper to pythium diseases by seed
treatment with Fluorescent pseudomonads. European Journal of Plant
Pathology, 2002, 108: 429-441.
[15] Fishal E M M, Meon S, Yun W M. Induction of tolerance to fusarium
wilt and defense-related mechanisms in the plantlets of susceptible
berangan banana pre-inoculated with Pseudomonas sp. (UPMP3) and
Burkholderia sp. (UPMB3). Agricultural Sciences in China, 2010,
9(3): 1140-1149.
[16] Damodaran T, Kumar N, Kavino M. Breeding and evaluation of Musa
hybrids resistant to Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 1. Fruits,
2009, 64: 3-12.
[17] Nathalie W, Dirk W D, Rony S. Activity of phenylalanine
ammonialyase, peroxidase and polyphenol oxidase in roots of banana
(Musa acuminata AAA, cvs Grande Naine and Yangambi km5) before
and after infection with Radopholus similis. Nematology, 2006, 8:
201-209.
[18] 刘文清, 周建坤, 李洪波, 杨贺年, 吕 顺, 庄华才. 抗枯萎病香
蕉新品种引种评价. 广东农业科学, 2010, 3: 110-114.
Liu W Q, Zhou J K, Li H B, Yang H N, Lü S, Zhuang H C.
Evaluations of new banana cultivar resistant to Fusarium wilt disease.
Guangdong Agricultural Sciences, 2010, 3: 110-114. (in Chinese)
[19] 王 尉, 梁国鲁, 谢江辉. 香蕉不同组织中总 RNA 提取方法的研
究. 西南师范大学学报: 自然版, 2007, 32(1): 62-67.
Wang W, Liang G L, Xie J H. Study of the methods for total RNA
extraction from different tissues of banana. Journal of Southwest
China Normal University: Natural Science Edition, 2007, 32(1):
62-67. (in Chinese)
[20] Patanjali S R, Parimoo S, Weissman S M. Construction of a
uniform-abundance (normalized) cDNA library. Proceedings of the
National Academy of Sciences of the USA, 1991, 88: 1943-1947.
[21] 刘 铜, 刘力行, 刘志诚, 侯巨梅, 高士刚, 周斐红, 陈 捷. 玉米
弯孢霉叶斑病菌均一化全长 cDNA 文库构建与鉴定. 植物病理学
报, 2010, 40(3): 250-257.
Liu T, Liu L X, Liu Z C, Hou J M, Gao S G, Zhou F H, Chen J.
Construction and characterization of a normalized full-length cDNA
library of Curvularia lunata. Acta Phytopathologica Sinica, 2010,
40(3): 250-257. (in Chinese)
[22] 蔡应繁, 谢永芳, 江怀仲, 谢 磊, 常平安, 夏玉先, 王伯初. 棉花
腺体形成时均一化 cDNA 文库的构建. 四川大学学报: 自然科学
版, 2007, 44(6): 1321-1326.
Cai Y F, Xie Y F, Jiang H Z, Xie L, Chang P A, Xia Y X, Wang B C.
Construction of a normalized cDNA library during upland cotton
gland forming age. Journal of Sichuan University: Natural Science
Edition, 2007, 44(6): 1321-1326. (in Chinese)
[23] 周林福, 陈离伟, 姜云水, 陈 峰. 荧光定量PCR与半定量PCR检
测 HBVDNA 的对比分析 , 中国病理生理杂志 , 2005, 21(5):
837-848.
Zhou L F, Chen L W, Jiang Y S, Chen F. Contrast analysis of HBV
DNA detection between fluorescent quantitative PCR and
semi-quantitative PCR. Chinese Journal of Pathophysiology, 2005,
21(5): 837-848. (in Chinese)
[24] Robinson N J, Procter C M, Connolly E L, Guerinot M L. A
ferric-chelate reductase for iron uptake from soils. Nature, 1999, 397:
694-697.
[25] Qu L J, Chen J, Liu M H, Pan N S, Okamoto H, Lin Z Z, Li C Y, Li D
H, Wang J L, Zhu G F, Zhao X, Chen X, Gu H Y, Chen Z L.
Molecular cloning and functional analysis of a novel type of
bowman-birk inhibitor gene family in rice. Plant Physiology, 2003,
133: 560-570.
[26] Lawton M A, Dixon R A, Lam C J. Elicitor modulation of the
turnover of l-phenylalanine ammonia-lyase in French bean cell
suspension cultures. Biochimica et Biophysica Acta, 1980, 633(2):
162-175.
[27] Gross G G. The biochemistry of lignification. Advances in Botanical
Research, 1980, 8: 25-63.
[28] Paparua P, Dubois T, Coyne D, Viljoena A. Defense-related gene
expression in susceptible and tolerant bananas (Musa spp.) following
inoculation with non-pathogenic Fusarium oxysporum endophytes and
challenge with Radopholus similes. Physiological and Molecular
Plant Pathology, 2007, 71: 149-157.
[29] de Ascensao A R F D C, Dubery I A. Soluble and wall-bound
phenolics and phenolic polymers in Musa acuminata roots exposed to
elicitors from Fusarium oxysporum f. sp. cubense. Phytochemistry,
2003, 63: 679-686.
6 期 王 尉等:枯萎病菌诱导香蕉根的均一化全长 cDNA 文库构建及防御基因的表达模式分析 1099
[30] Boller T, Mauch F. Colorimetric assay for chitinase. Methods in
Enzymology, 1988, 161: 430-435.
[31] Pegg G F, Young D H. Purification and characterization of chitinase
enzymes from healthy and Verticillium albo-atrum-infected tomato
plants and from V. albo-atrum. Physiology Plant Pathology, 1982, 21:
89-409.
[32] Delp G, Palva E T. A novel flower-specific Arabidopsis gene related to
both pathogen-induced and developmentally regulated plant β-1,
3-glucanase genes. Plant Molecular Biology, 1999, 39: 565-575.
[33] Yoshikawa M, Tsuda M, Takeuchi Y. Resistance to fungal diseases in
transgenic tobacco plants expressing the phytoalexin elicitor-releasing
factor, β-1, 3-endoglucanase, from soybean. Naturwissenschaften,
1993, 80: 417- 420.
[34] Jongedijk E, Tigelaar H, Van Roekel J S C, Bres-Vloemans S A,
Dekker I, Van den Elzen P J M, Cornelissen B J C, Melchers L S.
Synergistic activity of chitinases and β-1, 3-glucanases enhances
fungal resistance in transgenic tomato plants. Euphytica, 1995, 85:
173-180.
[35] Lozovaya V V, Waranyuwat A, Widholm J M. β-1, 3-glucanase and
resistance to Aspergillus flavus infection in maize. Crop Science, 1998,
38: 1255-1260.
[36] Van H W, Wouters P F W, Brouwer M, Windelinckx A, Goderis I J W
M D E, Bolle M F C, Thomma B P H J, Cammue B P A, Delauré S L.
The Arabidopsis defense response mutant esa1 as a model to discover
novel resistance traits against Fusarium diseases. Plant Science, 2006,
171: 585-595.
[37] Clark D, Durner J, Navarre D A, Klessig D F. Nitric oxide inhibition
of tobacco CAT and ascorbate peroxidase. Molecular Plant Microbe
Interactions, 2000, 13: 1380-1384.
[38] Vercauteren I, Engler J A, De G R, Gheysen G. An Arabidopsis
thaliana pectin acetylesterase gene is up-regulated in nematode
feeding sites induced by root-knot and cyst nematodes. Molecular
Plant-Microbe Interactions, 2002, 15: 404-407.
[39] Savary B J, Nunez A, Liu L S, Yoo S. Pectin acetylesterase-analysis
and application for beet pectin utilization//Proceedings of the First
Joint International Beet Research-American Society of Sugar Beet
Technologists Congress. Denver: Beet Sugar Development Foundation
Company, 2003: 921-924.

(责任编辑 李 莉)