基因融合被證明是水稻新基因產(chǎn)生的重要機制 相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《基因組生物學(xué)》上
來源: 科技日報 2022-06-30 16:41:02
新基因是生物表型進化和物種形成的動力和源泉。記者近日從中國科學(xué)院昆明植物研究所獲悉，研究人員近期研究發(fā)現(xiàn)，基因融合是水稻及其近緣種新基因產(chǎn)生的重要機制，這意味著新基因研究取得了又一項重要進展。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在著名國際期刊《基因組生物學(xué)》上。
“由兩個或兩個以上基因形成的融合基因，不僅可以繞過漫長而又低效的位點突變帶來的有害步驟，又可以通過序列重排而將遠源相關(guān)或者不相關(guān)的功能結(jié)構(gòu)域進行組合，極易產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)特征和新的功能，從而助推物種的適應(yīng)性演化。”論文通訊作者之一、中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員章成君介紹，基于此，由他領(lǐng)銜的專題攻關(guān)組自主開發(fā)了基于系統(tǒng)發(fā)育框架的動態(tài)鑒定融合新基因的流程。
此次研究中，章成君、周艷麗等人利用我國最主要的糧食作物中稻屬的多個基因組數(shù)據(jù)，在最年輕的分支上選取了4個目標(biāo)物種，共鑒定到310個融合基因。其中粳稻、秈稻、非洲栽培稻和短舌野生稻分別含有80、62、67和43個物種特異的基因。通過基因組重測序分析，他們發(fā)現(xiàn)這些物種特異基因在群體中的固定頻率分別為31.8%、15.4%、21.5%和93.3%，這可能對物種的適應(yīng)性演化起著至關(guān)重要的作用。
研究人員進一步以粳稻為例，分析發(fā)現(xiàn)約有三分之一的融合新基因與其母基因有相似的表達模式，約三分之一的融合新基因具有分化的新表達模式。用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9敲除實驗表明，無論表達模式分化與否，融合基因都能介導(dǎo)表型效應(yīng)，從而影響物種的適應(yīng)性。
此項工作有望在大數(shù)據(jù)時代為融合基因的研究奠定方法和理論基礎(chǔ)，并對未來優(yōu)質(zhì)水稻育種產(chǎn)生重要影響。(記者趙漢斌)
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