近日，從復(fù)旦大學(xué)傳出信息：該校生命科學(xué)院研究人員在國際上首次發(fā)現(xiàn)可使谷類種子變成“大個(gè)子”的基因片斷——位于開花基因FCA中名為RRM1的結(jié)構(gòu)域。專家指出，RRM1基因片斷帶來大粒種子的奧秘是：它可使植株的所有細(xì)胞變大。據(jù)悉，相關(guān)論文日前發(fā)表在學(xué)術(shù)刊物《整合植物生物學(xué)》上。

    生物在漫長進(jìn)化過程中，是如何變大的？近年來，在基因?qū)用鎸?duì)生物體變大進(jìn)行探索，已成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。而復(fù)旦大學(xué)專家發(fā)現(xiàn)谷類“大個(gè)子”基因片斷，卻來自“無心插柳”。

    項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、生命科學(xué)院楊金水教授說，兩年前為了研究水稻開花基因FCA的具體影響，他要求自己的埃及博士生協(xié)助將其中的RRM1片斷以“反向”形式導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)用的粳稻。可能因?yàn)檎Z言理解上的偏差，埃及學(xué)生導(dǎo)入的是正常順序的RRM1片斷，這顯然違背原先的實(shí)驗(yàn)意圖。然而幾個(gè)月后，研究人員卻意外發(fā)現(xiàn)試管中的水稻幼苗較對(duì)照組粗壯得多。隨后幾個(gè)月中，專家們繼續(xù)觀察它成長中的“意外”，并在苗期、開花期、灌漿期、成熟期等各個(gè)階段取樣分析。數(shù)據(jù)顯示，無論是芽、花粉細(xì)胞、還是胚細(xì)胞、種子，均比對(duì)照組大。研究人員由此初步推測(cè)，RRM1片斷可以影響谷類種子的大小。

    為驗(yàn)證這一結(jié)論，研究人員在復(fù)旦遺傳學(xué)樓后的試驗(yàn)田中進(jìn)行樣本數(shù)較多的對(duì)比試種。在粳稻中導(dǎo)入RRM1基因片斷，并對(duì)隨機(jī)取樣的100顆谷粒進(jìn)行稱重和測(cè)體積，所得數(shù)據(jù)均比對(duì)照組高73％。同時(shí)，在電子顯微鏡下觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，其淀粉粒結(jié)構(gòu)等物理性狀并未發(fā)生明顯改變。去年，研究人員又在秈稻中進(jìn)行試驗(yàn)，同樣驗(yàn)證成功。

    專家分析后指出，導(dǎo)入RRM1片斷對(duì)水稻谷粒大小產(chǎn)生影響，主要由于它與水稻原有開花基因中RRM1結(jié)構(gòu)域形成競爭態(tài)勢(shì)，干擾了內(nèi)源FCA蛋白質(zhì)的功能，因此啟動(dòng)了原來被關(guān)閉的大粒種子形成程序，進(jìn)而在一定范圍內(nèi)改變了植物的某些重要性狀。

    楊金水教授說，小麥、高粱、玉米等其他谷類作物都有RRM1結(jié)構(gòu)域，與水稻RRM1的順序基本相同。在其他谷類作物上進(jìn)行同一實(shí)驗(yàn)，可望獲得類似的結(jié)果。這一發(fā)現(xiàn)可為谷類作物的產(chǎn)量性狀改良提供重要技術(shù)儲(chǔ)備。 

導(dǎo)入RRM1基因片段的粳稻，其穗子（上圖）、芽（中圖）、谷粒（下圖）較左邊的對(duì)照組明顯增大。

    專家評(píng)點(diǎn)

    朱英國（中國工程院院士，武漢大學(xué)生命科學(xué)院教授）：這項(xiàng)研究很有意義。現(xiàn)在國際上這方面工作也有不少人在做，發(fā)現(xiàn)RRM1片段對(duì)谷粒大小產(chǎn)生影響，可以說是突破性進(jìn)展。（記者 彭德倩）

來源：解放日?qǐng)?bào)

編輯：芳翼