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近日，從復旦大學傳出信息：該校生命科學院研究人員在國際上首次發現可使谷類種子變成“大個子”的基因片斷——位于開花基因FCA中名為RRM1的結構域。專家指出，RRM1基因片斷帶來大粒種子的奧秘是：它可使植株的所有細胞變大。據悉，相關論文日前發表在學術刊物《整合植物生物學》上。
生物在漫長進化過程中，是如何變大的？近年來，在基因層面對生物體變大進行探索，已成為生命科學研究的熱點之一。而復旦大學專家發現谷類“大個子”基因片斷，卻來自“無心插柳”。
項目負責人、生命科學院楊金水教授說，兩年前為了研究水稻開花基因FCA的具體影響，他要求自己的埃及博士生協助將其中的RRM1片斷以“反向”形式導入實驗用的粳稻。可能因為語言理解上的偏差，埃及學生導入的是正常順序的RRM1片斷，這顯然違背原先的實驗意圖。然而幾個月后，研究人員卻意外發現試管中的水稻幼苗較對照組粗壯得多。隨后幾個月中，專家們繼續觀察它成長中的“意外”，并在苗期、開花期、灌漿期、成熟期等各個階段取樣分析。數據顯示，無論是芽、花粉細胞、還是胚細胞、種子，均比對照組大。研究人員由此初步推測，RRM1片斷可以影響谷類種子的大小。
為驗證這一結論，研究人員在復旦遺傳學樓后的試驗田中進行樣本數較多的對比試種。在粳稻中導入RRM1基因片斷，并對隨機取樣的100顆谷粒進行稱重和測體積，所得數據均比對照組高73％。同時，在電子顯微鏡下觀測發現，其淀粉粒結構等物理性狀并未發生明顯改變。去年，研究人員又在秈稻中進行試驗，同樣驗證成功。
專家分析后指出，導入RRM1片斷對水稻谷粒大小產生影響，主要由于它與水稻原有開花基因中RRM1結構域形成競爭態勢，干擾了內源FCA蛋白質的功能，因此啟動了原來被關閉的大粒種子形成程序，進而在一定范圍內改變了植物的某些重要性狀。
楊金水教授說，小麥、高粱、玉米等其他谷類作物都有RRM1結構域，與水稻RRM1的順序基本相同。在其他谷類作物上進行同一實驗，可望獲得類似的結果。這一發現可為谷類作物的產量性狀改良提供重要技術儲備。
導入RRM1基因片段的粳稻，其穗子（上圖）、芽（中圖）、谷粒（下圖）較左邊的對照組明顯增大。
專家評點
朱英國（中國工程院院士，武漢大學生命科學院教授）：這項研究很有意義。現在國際上這方面工作也有不少人在做，發現RRM1片段對谷粒大小產生影響，可以說是突破性進展。（記者 彭德倩）
來源：解放日報
編輯：芳翼 |
