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玉米基因表达多样性令人吃惊

2016-07-01 00:48 滚动读报 滚动读报 阅读 0
核心摘要: 一项新研究揭示了玉米基因表达的惊人多样性,远超此前认知。科学家利用更精准的测序技术,分析了六个不同玉米组织中的111151条RNA转录基因,发现约57%的信息是之前未知的。这种多样性源于可变RNA剪接,使每个玉米个体具备独特的发展潜力,对玉米育种和适应气候变化具有重要意义。

玉米植株的基因组比科学家之前想象的更为复杂和多样。一项新研究揭示了玉米基因表达的惊人多样性,甚至超过了科学家此前的认知。这项研究由美国农业部和冷泉港实验室的科学家领衔,旨在深入分析和注释植物遗传资源的深度。

“我们的新研究确立了玉米的多样性,甚至超过了我们已经知道的程度。”美国农业部和冷泉港实验室的博士Doreen Ware说。“这种多样性本身很吸引人,同时,其对农业也非常重要。”

玉米是世界三大主食之一,与稻米和小麦一起占据了世界粮食消费量的三分之二。因此,理解玉米的遗传多样性对于保障全球粮食安全具有重要意义。

Ware是某大型国际合作研究团队的一员,该团队于2009年首次完成了玉米品种B73约3万个基因序列的测定。此次研究基于与测序公司PacBio合作的更为精准的测序技术,揭示了玉米蛋白质的多样性。该升级技术并未发现大量之前未知的基因,但揭示了更多基因表达时所产生的RNA信息。

共有111151条在六个不同玉米组织中的RNA转录基因被读取和分析,其中约57%的信息是之前从未见过的——因而也未被测定过。“这些信息告诉我们,我们2009年努力尝试注释和描绘的玉米对照基因组远未完成。”Ware实验室的博士后研究员和研究论文的第一作者王波(音)说。

是什么让一个玉米可能不同于其他甚至是同一品种的其他个体?答案是基因表达的方式,这取决于植株内在和周围环境的条件,如土壤水分、养分和可用的光。玉米的3万余个基因在转录成RNA的过程中,可以通过可变剪接生成不同形式的RNA,从而翻译出不同结构和功能的蛋白质。这种多变的RNA剪接实际上几乎发生在所有多细胞生物(包括人类)中。这项新研究揭示,多变的RNA剪接非常普遍,以至于每个玉米个体都具备多变的发展可能性。对于那些认为2009年玉米基因组注释完成即揭示了物种本质的人来说,这的确是一个意外。

该研究的实践重要性在于“它开始揭示我们之前不知道的新功能”,Ware说。“通过观察其他部分是什么以及它们做了什么,我们开始意识到玉米育种的新途径,比如,使其适应气候的变化,因为越来越多地区的年平均气温持续攀升。”

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