如果植物可以根據特定氣候中哪些性狀重要來開啟和關閉基因，會怎麼樣？
這是索爾克生物研究所的一組研究人員在對擬南芥（一種遍佈北半球的普通芥菜）進行的一系列研究中所調查的。他們的工作加深了對隱藏的遺傳多樣性的理解，這可能會為植物育種和生物工程帶來進一步的進步。
基因開啟和關閉的潛力屬於相對較新的表觀遺傳學領域（字首“epi”在希臘語中意為“在...之上”）。它是研究位於DNA序列之上的、調節基因的化學標記模式的學科。基因突變是由核苷酸鹼基模式的變化引起的，核苷酸鹼基是DNA的構建塊。表觀基因組修飾不會影響這些構建塊，因此不會在DNA中留下永久性的變化。
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理論上，表觀遺傳修飾是可逆的。這意味著植物可以暫時啟用或停用基因，索爾克研究所的植物生物學家、彙編研究結果的合著者約瑟夫·埃克（Joseph Ecker）說，該研究結果昨天發表在《自然》雜誌上。
他說：“它可能會因壓力或環境變化而逆轉。”例如，植物可能會適應在乾旱時期需要更少的水，或者在比其植物祖先更高的溫度下開花。表觀遺傳學在人類遺傳學中也有應用，可以幫助科學家深入瞭解癌症的研究。
基因適應是透過進化發生的，這可能需要數百年。埃克說，透過表觀遺傳學的適應可能會更快。對於芥菜擬南芥，這是一種每八週就可以繁殖一代的新植物，埃克和他的同事們在30代（約五年）之後觀察到了看起來像是表觀遺傳修飾的現象。
在實驗室中創造遺傳多樣性
表觀遺傳學還可以幫助促進物種的多樣性，而物種的多樣性一直在穩步減少。在農業馴化過程中，人類馴化了相當小一部分野生植物，以突出某些性狀，如高產植物或美味的水果。
這是一個遺傳瓶頸，導致了有限的多樣性。過去幾個世紀的育種技術導致了基因的丟失，這些基因可能對植物遺傳學家尋找耐旱、耐熱的品種有幫助，這些品種對於農業適應氣候變化可能很有價值。
最近，兩個大型農業組織為種子庫投資了1.09億美元，種子庫收集和儲存可能儲存重要遺傳性狀的種子（氣候連線，2月6日）。
埃克說，表觀遺傳學研究可以使科學家們不必去野外採集種子來回收丟失的遺傳物質。瑞士和法國的兩個小組正在建立表觀遺傳變異，以取代實驗室中的遺傳多樣性。
埃克說：“透過使用表觀突變，他們發現表型的範圍可以很大。”表型是基因的物理表現。“有可能創造新的多樣性，表觀遺傳多樣性。”
埃克說，這項研究仍處於初步階段。許多實驗的時間不夠長，無法觀察到表觀基因的穩定性。他補充說，表觀遺傳學的研究在過去十年才興起，而且科學的懷疑者確實存在。埃克說，它尚未被證明是一種有用的植物育種方法。
他說：“最重要的是，我們還沒有完全瞭解其機制。”
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