基因融合被證明是 水稻新基因產生的重要機製
新基因是生物表型進化和物種形成的動力和源泉。記者近日從(cong) 中國科學院昆明植物研究所獲悉,研究人員近期研究發現,基因融合是水稻及其近緣種新基因產(chan) 生的重要機製,這意味著新基因研究取得了又一項重要進展。相關(guan) 研究結果發表在著名國際期刊《基因組生物學》上。
“由兩(liang) 個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 以上基因形成的融合基因,不僅(jin) 可以繞過漫長而又低效的位點突變帶來的有害步驟,又可以通過序列重排而將遠源相關(guan) 或者不相關(guan) 的功能結構域進行組合,極易產(chan) 生新的結構特征和新的功能,從(cong) 而助推物種的適應性演化。”論文通訊作者之一、中國科學院昆明植物研究所研究員章成君介紹,基於(yu) 此,由他領銜的專(zhuan) 題攻關(guan) 組自主開發了基於(yu) 係統發育框架的動態鑒定融合新基因的流程。
此次研究中,章成君、周豔麗(li) 等人利用我國最主要的糧食作物中稻屬的多個(ge) 基因組數據,在最年輕的分支上選取了4個(ge) 目標物種,共鑒定到310個(ge) 融合基因。其中粳稻、秈稻、非洲栽培稻和短舌野生稻分別含有80、62、67和43個(ge) 物種特異的基因。通過基因組重測序分析,他們(men) 發現這些物種特異基因在群體(ti) 中的固定頻率分別為(wei) 31.8%、15.4%、21.5%和93.3%,這可能對物種的適應性演化起著至關(guan) 重要的作用。
研究人員進一步以粳稻為(wei) 例,分析發現約有三分之一的融合新基因與(yu) 其母基因有相似的表達模式,約三分之一的融合新基因具有分化的新表達模式。用基因編輯技術CRISPR/Cas9敲除實驗表明,無論表達模式分化與(yu) 否,融合基因都能介導表型效應,從(cong) 而影響物種的適應性。
此項工作有望在大數據時代為(wei) 融合基因的研究奠定方法和理論基礎,並對未來優(you) 質水稻育種產(chan) 生重要影響。
(記者趙漢斌)
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