近日，国家香蕉产业技术体系厦门综合试验站、福建农林大学园艺植物生物工程研究所赖钟雄研究员团队在国际期刊——Plant Physiology and Biochemistry（中科院2区TOP，IF=6.1，JCR1区)在线发表了题为" MaMPK19, a key gene enhancing cold resistance by activating the CBF pathway in banana"的研究论文，该研究优化了香蕉遗传转化技术体系，克隆并转化了抗寒基因，为香蕉抗寒领域的生物育种和遗传改良提供理论依据。
香蕉（Musa spp . Lour.）是全球热带和亚热带地区重要的经济作物和粮食作物，但近年来气候急剧变化导致极端低温天气频发，对香蕉产业造成毁灭性的打击。因此，提升香蕉的抗寒性并解析香蕉应答低温胁迫的机制对香蕉产业的可持续发展具有重要意义。促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK，MPK）在植物抵御低温胁迫过程中发挥重要作用，但MPKs基因在香蕉低温胁迫网络中的作用机制仍不清楚。
随着基因组学的发展，越来越多的香蕉种质资源的基因组图谱已经绘制完成。赖钟雄研究团队前期从Musa acuminata, Musa balbisiana, Musa itinerans, Musa schizocarpa 和 Musa textilis这5个具有代表性的香蕉中鉴定出MPK家族成员并对其进行系统的生物信息学分析，筛选出MaMPK19这个关键基因。
本研究以香蕉薄切片为受体材料，采用根癌农杆菌介导法侵染巴西蕉，天宝蕉和印尼矮蕉，并成功得到过表达MaMPK19的转基因株系。过表达MaMPK19提升了香蕉的抗寒性，转基因香蕉膜脂过氧化程度显著低于野生型，CBF通路相关的核心基因也被显著激活。低温胁迫后MaMPK19提升MaICE1的活性，然后MaDREB1D的转录活性被强烈激活，进而调控下游冷响应基因的表达，综合提升香蕉对低温胁迫的抵御能力。此外，MaMPK19在生理水平上依赖JA、ABA含量和POD活性的提高进而增强抗寒。
图1 香蕉遗传转化体系及不定芽诱导率
图2 香蕉MPK通路的低温胁迫调控网络
厦门综合试验站站长、福建农林大学园艺植物生物工程研究所赖钟雄研究员为论文通讯作者，2024届硕士研究生范正阳为第一作者。该研究获得国家现代农业产业技术体系 (GARS-31-15)、国家重点研发计划 (2019YFD1000900)和福建省高原学科建设经费 (102/71201801101) 的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.109290
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