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我科学家发现谷类“大个子”基因
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出处:见正文 发布时间:2006-8-29 15:54:58 (原作发表时间: )

  近日,从复旦大学传出信息:该校生命科学院研究人员在国际上首次发现可使谷类种子变成“大个子”的基因片断——位于开花基因FCA中名为RRM1的结构域。专家指出,RRM1基因片断带来大粒种子的奥秘是:它可使植株的所有细胞变大。据悉,相关论文日前发表在学术刊物《整合植物生物学》上。

  生物在漫长进化过程中,是如何变大的?近年来,在基因层面对生物体变大进行探索,已成为生命科学研究的热点之一。而复旦大学专家发现谷类“大个子”基因片断,却来自“无心插柳”。

  项目负责人、生命科学院杨金水教授说,两年前为了研究水稻开花基因FCA的具体影响,他要求自己的埃及博士生协助将其中的RRM1片断以“反向”形式导入实验用的粳稻。可能因为语言理解上的偏差,埃及学生导入的是正常顺序的RRM1片断,这显然违背原先的实验意图。然而几个月后,研究人员却意外发现试管中的水稻幼苗较对照组粗壮得多。随后几个月中,专家们继续观察它成长中的“意外”,并在苗期、开花期、灌浆期、成熟期等各个阶段取样分析。数据显示,无论是芽、花粉细胞、还是胚细胞、种子,均比对照组大。研究人员由此初步推测,RRM1片断可以影响谷类种子的大小。

  为验证这一结论,研究人员在复旦遗传学楼后的试验田中进行样本数较多的对比试种。在粳稻中导入RRM1基因片断,并对随机取样的100颗谷粒进行称重和测体积,所得数据均比对照组高73%。同时,在电子显微镜下观测发现,其淀粉粒结构等物理性状并未发生明显改变。去年,研究人员又在籼稻中进行试验,同样验证成功。

  专家分析后指出,导入RRM1片断对水稻谷粒大小产生影响,主要由于它与水稻原有开花基因中RRM1结构域形成竞争态势,干扰了内源FCA蛋白质的功能,因此启动了原来被关闭的大粒种子形成程序,进而在一定范围内改变了植物的某些重要性状。

  杨金水教授说,小麦、高粱、玉米等其他谷类作物都有RRM1结构域,与水稻RRM1的顺序基本相同。在其他谷类作物上进行同一实验,可望获得类似的结果。这一发现可为谷类作物的产量性状改良提供重要技术储备。

  专家评点

  朱英国(中国工程院院士,武汉大学生命科学院教授):这项研究很有意义。现在国际上这方面工作也有不少人在做,发现RRM1片段对谷粒大小产生影响,可以说是突破性进展。




导入RRM1基因片段的粳稻,其穗子(上图)、芽(中图)、谷粒(下图)较左边的对照组明显增大。

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