Science：抗病“親兄弟”并肩上陣

日期：2012-10-12 07:36:22

大豆是重要的糧食作物，近日科學家們發現了賦予大豆重要抗性的三個相鄰基因。研究顯示，這些基因肩并肩排列在大豆染色體上，只有當這種三基因結構復制數次之后，大豆才會獲得抗性。“從產量損失來看大豆胞囊線蟲是最重要的大豆病害，年復一年這種病害在世界范圍內造成了巨大的損失，”文章資深作者，威斯康辛大學植物病理學教授Andrew Bent說?！艾F在世界人口已經從六十億增加到將近九十億，而大豆是我們最重要的蛋白和食物來源之一?！?/SPAN>

對于大豆來說線蟲是一個很棘手的天敵，線蟲能夠在土壤中生存多年，而針對線蟲的殺蟲劑毒性很高對環境的影響也很久。目前較好的辦法是種植基因組中含Rhg1的大豆來抵御胞囊線蟲，這種大豆目前在世界上的種植面積已經達到數百萬英畝。

不過迄今為止，科學家對于Rhg1的作用原理還知之甚少。本期Science雜志上發表的這項研究顯示，Rhg1實際上含有三個基因，這些基因共同作用使大豆獲得抵御胞囊線蟲的能力。而且一個拷貝的Rhg1還不足以使植物具有抗性，這種三基因結構至少要10拷貝以上才能使大豆在線蟲感染的環境中生長良好。Rhg1能夠控制目前造成巨大損失的大豆病害，每年這一病害在美國造成的損失超過十億美元，這就使這項研究格外有意義?！霸谖⑸锖驼婢?，多個相鄰基因共同控制同一性狀的現象很普遍，但這在多細胞高等生物中就很少見了，”Bent說。

人們已經不是第一次發現基因拷貝數影響性狀的現象了，這項研究再次證明是基因的多重拷貝賦予了基因實際效力。這次多拷貝現象涉及的不是單個基因而是三個基因序列，研究人員認為這很罕見，并將其形容為“奇怪的結構”。

這種結構的詳細作用機理，還有待進一步研究。研究人員指出，由于其中有兩個基因涉及在細胞間轉運化合物，“顯而易見，可能這三個基因使植物運輸的物質發生了改變，”Bent說，“不過我們還無法確定轉運發生改變的物質，不能就此斷言植物是否產生了對線蟲有害的物質?！毖芯孔C據顯示，這種三基因結構的拷貝數量使大豆得以抵抗線蟲?；虿]有突變，而是三個基因共同高表達賦予了大豆抗性。研究人員認為基因產物增多是抗性產生的原因。這一發現將幫助大豆種植者們快速識別抗性植株，加速培育具有更強線蟲抗性的大豆品種。人們漸漸發現拷貝數突變現象比預想的要要普遍得多，尤其是在植物中。Bent認為一連串基因的拷貝數決定同一功能的現象可能也不是曇花一現的特例，“有沒有可能這只是冰山一角？是否還有大量這樣的現象存在，只是我們還沒有發現？”