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中美科學家合作揭示基因數目減少在植物適應性進化中的重要作用
來源:《農藥市場信息》傳媒 發布時間:2019-04-17

一般认为,基因数目的增加,例如基因重复或者形成全新基因,对于生物生存繁衍具有重要意义。然而,基因数目减少同样也能产生重要的遗传变异,进而对生物的生存及繁衍产生积极的效果。这一事实在以往并未得到充分关注。而以“减少就是增加”(less is more)为代表的假说,则提出了基因的假基因化或丢失等基因数目减少事件与增加事件一样重要。但是,这一假说的科学证据有待发掘,特别是假基因化在生物进化中的实际作用及其意义仍不清楚。

中国科学院植物研究所郭亚龙研究组与中国科学院动物研究所研究员张勇、美国Salk研究所教授Wolfgang Busch合作,利用拟南芥的群体基因组数据,运用群体遗传学及数量遗传学的方法,对“减少就是增加”假说进行了验证。研究人员发现,假基因化对表型变异非常关键,1%的假基因化变异在群体里受到正选择,表明假基因化与基因重复一样,与适应性进化密切相关。在1000多个全球分布的拟南芥自然品系的基因组中,有34%的基因没有发生假基因化突变,说明这些基因对于拟南芥在自然条件下生存繁衍是不可缺少的,也说明在自然界里基因组里的必需基因(essential gene)的数目远远大于实验室里估计的必需基因数目。

該研究在全基因組水平上系統性地研究了植物假基因化的進化規律及機制,表明基因功能缺失變異對植物進化非常重要。該研究證實了“減少就是增加”假說,證明基因數目的減少與增加一樣都能對生物進化産生巨大的影響。研究成果表明,基因數目的增加與減少只是相對的,進化的核心是變異。

該成果3月18日發表在國際學術期刊Plant Cell上。郭亞龍研究組博士研究生徐永超爲第一作者,郭亞龍爲通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委、中科院戰略性先導科技專項、中科院種子創新研究院和Salk研究所啓動資金支持。



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