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研究揭示骡子为何不能繁殖:单一基因差异导致杂交不育

2009-02-05 01:43 群芳 科学时报 阅读 0
核心摘要: 法国科学家通过研究水芹发现,单一基因的差异可导致杂交后代不育。佛得角群岛水芹的组氨酸基因缺失,与波兰水芹杂交后,11%胚胎死亡,部分植株根系异常。这一发现揭示了物种间遗传不相容的分子机制,为理解杂交不育提供了首个明确例证。

大自然自有一套规律能够保持物种的独立:大多数杂种有机体——例如骡子和狮虎——都是不能繁殖的。然而隐藏在这种现象背后的机制却一直没有搞清。如今,科学家相信,他们已经抓住了导致这一切的遗传因素。

为更多地了解是什么原因导致物种分离,以及新物种是如何形成的,巴黎市法国国立农业研究所的生物学家Olivier Loudet将目光投向了水芹(Arabidopsis thaliana),这是一种来自于十字花科的野草。研究人员在2000年对全部的水芹基因组进行了测序,并进行了相关的遗传分析工作。同时,由于有许多种群在世界各地生长,从而使水芹具有丰富的遗传多样性。

Loudet和同事抽取了两个水芹种群样本——它们分别来自波兰和大西洋中部的佛得角群岛。研究人员随即注意到一个细微的遗传差异:佛得角群岛水芹的5号染色体上的一个与组氨酸有关的基因的一个副本被删除了,同时它在波兰水芹的1号染色体中也根本没有表达。当这两种遗传性变型通过杂交结合在一起后,11%的胚胎死亡。其他杂交植物的根则明显短于正常植物的根系,并伴有其他疾病。研究人员认为,这两种结果都与组氨酸的供给不足有关。研究人员在最新出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。

由其他的30个水芹种群产生的杂交植物有1/4是无法繁殖的。Loudet认为,这意味着单一基因的进化能够在一个物种中迅速导致差异。

美国布卢明顿市印第安纳大学的进化遗传学家Leonie Moyle认为,这一研究结果非常“令人兴奋”,这是因为它发现了相同物种的“血统”在遗传上存在不相容的第一个明显例证。(来源:科学时报 群芳)

(《科学》(Science),Vol. 323. no. 5914, pp. 623 - 626,David Bikard,Olivier Loudet)

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