科学家首次绘制出树的基因图

        科学家最近首次绘制出一种树的全基因组图，这一成果使利用树木生产生物燃料的前景变得更加光明。

        据英国《泰晤士报》１５日报道，美国科学家应用最新基因技术绘制出了三叶杨的基因组图。科学家从这种树的４．５万个基因中鉴定出９３个基因，这些基因与纤维素、木质素和半纤维素的生成有关，而这些物质经过发酵可用来生产乙醇和其他液体燃料。

        科学家认为，这种树的基因组图的绘制成功将有助于利用生物技术开发生长快且容易加工的新树种，用来生产乙醇等生物燃料。这一研究成果使开发替代汽油等化石燃料的生物燃料事业向前迈出了重要一步。

        科学家首次测序了一种名为黑三角叶杨的树的基因组，使他们能够开始寻找哪些遗传密码形成了长活的、木质植物，而不是像拟南芥那样的开花植物。树在一个地点生活几十年甚至上百年，周围的环境不断地变化，它们一定有非凡的生存战略。Gerald  Tuskan  和他的合作者指出，树覆盖了地球陆地表面的30%，它们必须制造木制材料，在长距离上协调信号和营养，经历季节变化和其它气候周期而存活。树的基因组将为它们如何完成这些高招提供线索。Tuskan和他的国际小组用了散弹法和序列组装，将基因组分成片段，测序这些片断，然后靠比较端部的序列将它们组装起来。他们将这个方法与遗传图谱结合起来，遗传图谱是指标明了遗传标记位置的大致基因组，组装出Populus  trichocarpa  的基因组草图。结果显示，该树经历了两个整个基因组复制事件，其中一个发生的时间与拟南芥中发生的同时。文章作者报告说，这个杨树的基因组看起来必拟南芥的基因组进化得慢。与拟南芥相比，杨树有抵抗疾病、分生组织（根和幼芽）发育、代谢输运、以及合成植物细胞壁的纤维素和木质素的扩展的基因库。

        目前，来自于法兰德斯大学校际生物科技研究所（the  Flanders  Interuniversity  Institute  for  Biotechnology，VIB）的研究人员于根特大学（Ghent  University）成功揭开杨树基因组的神秘面纱，研究显示杨树基因组包含45，000个基因。这不仅是对木本植物基因组的首次破译，也为促进树木生长和加速植物向纸张和能源转化的研究迈出了第一步。研究结果刊登于本周权威杂志SCIENCE。

                        杨树基因组

        杨树基因组相对较小，使其成为研究木本植物的模式生物。毛果杨（Populus  trichocarpa）或称黑色三角叶杨（black  cottonwood，最大的美洲杨树）在19条染色体上只有48亿5千万个碱基对，45，000个基因。

        由Yves  Van  de  Peer率领的研究小组用常用计算机软件对比杨树和拟南芥（Arabidopsis）。对比结果显示，有10%的杨树基因在拟南芥基因组中没有找到对应部分。这是首次对木本植物（杨树）和草本植物（拟南芥）基因组进行对比。

                        进化速度

        从对比得到的生物信息可以推断杨树的进化过程。

        杨树和拟南芥进化树上分道扬镳发生在距今10-12亿年前。研究人员推测杨树基因在进化过程中共有两次成倍数量扩增，一次是在与拟南芥分道时，一次是在不久之前。

        研究还发现，拟南芥基因组进化过程比杨树快，可以推断：不同的植物所采取的进化速度不同。

                        应用价值

        根据新研究数据，Wout  Boerjan等分子生物学家可以寻找基因活性和基因功能之间的关系。这种基础性研究有利于发现木本植物的功能，并且能够对一些遗传学问题进行解释。实际上，植物中的许多反应和功能在人类和动物中也是存在的。

        研究的直接应用价值在于：优化生化乙醇（bio-ethanol）生产。比如木质部含有大量的纤维素和半纤维素，这些是生产生化乙醇的原料。然而这些原料被锁在木质化的细胞壁中，用传统方法很难获得。Wout  Boerjan等通过研究对木质化起关键作用的基因，设法用遗传学手段改变细胞壁的构成，使纤维素和半纤维素的提取变得容易。在生态学领域，有助于研究人员利用遗传学手段改造木本植物使其朝有利于人类和环境的方向进化。（生物通记者  小粥） (责任编辑：泉水)

搜索

热门标签:

科学家首次绘制出树的基因图