在雨果·德弗里斯重新發現格雷戈爾·孟德爾著名的遺傳規律一百年後,研究人員已經詳細描述了首個植物基因組。一個團隊在上週的《自然》雜誌上發表了一種名為擬南芥或鼠耳芥的普通雜草的完整基因序列。儘管這種植物本身對人類幾乎沒有直接用途,但新資料將為評估控制許多開花植物物種(包括具有商業價值的作物)發育和生理過程的基因提供前所未有的手段。
研究人員去年對前兩條擬南芥染色體進行了測序。現在,在名為擬南芥基因組計劃的國際聯盟成立四年後,他們已經完成了其他三條染色體的測序。在這些五條染色體上,科學家們已經鑑定出約 26,000 個基因,這些基因由約 1.25 億個鹼基對組成。這對於基因組來說是很小的。許多作物植物的基因組比這大數百甚至數萬倍:例如,小麥的基因組估計有 150 億個鹼基對。但遺傳學家選擇擬南芥作為他們的模式生物,是基於其相對的遺傳簡單性以及其較短的世代時間。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
有了完整的植物基因組可供研究,生物學家現在可以探究負責植物基本活動(如發芽、開花、休眠和結籽)的基因。瞭解這些基因在擬南芥中的位置將幫助研究人員在基因組更大的植物中找到它們的對應基因。因此,研究人員將能夠培育出更好的植物。事實上,首先在擬南芥中鑑定的基因已經為我們提供了關於如何使番茄成熟、保護小麥免受疾病侵害以及提高油菜籽油(加拿大油菜籽)產量等方面的經驗。
儘管擬南芥序列本身可以作為其他植物基因組的指南,但水稻基因組的測序計劃正在進行中,研究人員正在爭論對玉米和其他作物進行測序的優劣。但是,解開這些基因組所需的資金和技術遠遠超過了簡單鼠耳芥所需的資金和技術。水稻基因組長達 4 億個鹼基對,就穀類作物而言,它是更易於管理的潛在物件之一。然而,即使這樣也比擬南芥基因組長四倍。儘管如此,日本農林水產省 (MAFF) 仍希望在 2004 年完成水稻基因組測序。
擬南芥測序的意義超越了農業影響。這些豐富的新資料也應該闡明開花植物的進化歷史。此外,考慮到擬南芥的許多基因都與人類基因相對應,瞭解擬南芥基因的位置和功能將使遺傳學家能夠定位人類基因並更多地瞭解各種疾病。“更好地瞭解基因在細胞中(無論是植物細胞還是動物細胞)發揮的功能,將有助於我們瞭解如何診斷和治療人類疾病,”華盛頓大學的理查德·K·威爾遜說。事實上,正如英國諾威奇約翰·英納斯中心的遺傳學家邁克爾·貝文告訴《科學》雜誌的那樣,來自不起眼的鼠耳芥的基因組序列“將具有與人類基因組一樣大的影響”。