2018-12-12 06:44:01
植物性生活让查尔斯达尔文着迷

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研究人员首次对普通报春花(Primula vulgaris)进行了遗传改造,这一发展可以揭示植物世界最着名的生殖系统之一。

报春花的复杂性生活是一个令查尔斯达尔文和几代遗传学家着迷的主题,因为它是异形花发展的最佳例子之一。

异形(或异质性)是植物根据雄性和雌性性器官的位置呈现两种或三种不同形式的花的现象。现在,在John Innes中心,东英吉利大学(UEA)和厄勒姆研究所的研究人员宣布的生物技术成功之后,可以揭示一些躲避达尔文的秘密。

称为农杆菌介导的植物转化的技术涉及使用土壤细菌插入或修饰植物基因组中的基因。遗传转化是一种有价值的工具,使研究人员能够研究生物体中的基因功能和遗传控制特征。

它是一种常规用于模拟生物如本塞姆氏烟草和拟南芥的研究方法,以了解植物的分子工作原理。然而,这些物种不能用于研究异形,因为它们的花都是同态的,这意味着它们能够自我受精。

“现在我们有了一个转换系统,我们可以使用CRISPR-Cas9等基因编辑工具来确定控制Primula家族异形的基因功能,”John Innes中心的Sadiye Hayta说。

“从长远来看,可能会对商业作物产生影响。如果我们了解这些不同基因的作用,我们就可以将它们转移到商业作物中并在混合系统中使用它,”她补充道。

迄今为止,改造报春花的尝试都没有成功,因为该植物已证明对组织培养的整株植物的实验室再生具有抗性。

同行评审期刊“植物方法”中报道的新转化方案将使今天的科学家能够在分子水平上研究报春花。

开花植物是异形花发育的最着名的例子之一。这种生殖系统不仅吸引了达尔文,还吸引了20世纪初的许多领先的遗传学家,其中包括约翰·英纳斯中心的第一任主任威廉·贝特森以及同事JBS Haldane,Cyril Darlington和Dorothea de Winton。

达尔文在1862年的一篇具有里程碑意义的论文中,阐述了不同解剖学形态的功能意义:它们使植物自我不相容。这是大自然促进异花授粉的方式,以维持种群中的遗传变异,推动自然选择。

对异形的基础研究仍在继续。在2016年的一篇研究论文中,由Philip Gilmartin教授领导的John Innes Center-East Anglia大学团队确定了控制异形的S-Locus超基因,如Darwin所述。

凭借这些基础知识和新公布的转换系统,科学家们可以深入研究异形的奥秘。

John Innes中心的共同作者Mark Smedley说:“并不是每天都能参与一篇引用达尔文的论文。这是科学家们一直试图解开200年的基本故事。”

20多年前,UEA的实验室开始执行这项科学任务的UEGA教授Philip Gilmartin说:“报春花转化系统的开发是我们实验室长期研究的重要组成部分,用于识别和表征控制发育的基因。查尔斯·达尔文研究的两种形式的报春花。“

这是一项让达尔文兴奋的研究。 “物种起源”一书的作者在其辉煌的职业生涯即将结束时说:

“我认为科学生活中的任何事情都没有让我满意地表达出这些植物结构的意义。”

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