香蕉（Musa acuminata）中GDSL酯酶/脂肪酶（GELP）家族的基因组范围分析，以及作为与抗尖孢镰刀菌热带4号小种相关的潜在正向调控因子的MaGELP81的功能验证

《BMC Genomics》：Genome-wide analysis of the GDSL esterase/lipase (GELP) family in banana (Musa acuminata) and functional validation of MaGELP81 as a candidate positive regulator associated with resistance to Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4

　　

摘要

背景

镰刀菌枯萎病是威胁全球香蕉生产的最具破坏性的疾病之一，严重影响了该行业的可持续发展。GDSL型酯酶/脂肪酶蛋白（GELPs）是一类具有多种底物特异性的脂质水解酶，能够催化脂质衍生信号的生成与传递，在植物防御反应中起着关键作用。

研究结果

在本研究中，我们系统地鉴定了香蕉基因组中的GELP基因家族成员，并对其系统发育、基因结构以及启动子顺式元件进行了综合分析。在手动修正了错误标注的基因结构后，共发现了92个MaGELP基因，这些基因分布在11条染色体上，且大多位于染色体末端附近。系统发育分析结合共线性证据表明，这一基因家族在进化过程中具有保守性。启动子分析显示，存在与光响应及MeJA介导的信号传导相关的顺式元件富集现象。表达谱分析表明，当遭受尖孢镰刀菌热带4号小种（Foc TR4）感染，或经SA、JA、ET处理后，MaGELP81的表达会显著上调（倍变率＞1.5），而且抗病品种与感病品种之间的表达差异更为明显（倍变率＞1.6）。亚细胞定位实验表明，MaGELP81存在于液泡膜上。在拟南芥中过表达MaGELP81后，三个高表达品系在接种Foc TR4后的生长状况优于野生型，且病害发生率、严重程度评分以及病害指数均显著降低，这表明MaGELP81可能与增强对Foc TR4的抗性有关。

结论

总体而言，本研究全面揭示了香蕉GELP基因家族的组成与进化特征，阐明了其在应对Foc TR4胁迫中的作用，并确定MaGELP81为关键候选基因。这些发现为理解脂质代谢与植物免疫信号传导之间的分子相互作用提供了重要依据，也为培育抗Foc TR4的香蕉品种提供了宝贵的遗传资源。