作者:胡璇子 来源:中国科学报 发布时间:2016/7/6 9:11:54
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“借”基因是植物的抗逆生存之道

 

英国约翰·英纳斯中心的科学家们分析了生长在蛇纹岩土的植物的基因,发现它们似乎有两种典型的生存策略:第一是通过自然选择按照本地产生的遗传变异来适应环境,第二是从生长于附近的其他植物那里借用有利的遗传变异。相关研究成果发表于《美国科学院院刊》。

如果一棵植物拥有选择的能力,或许它不会选择生长于蛇纹岩土。蛇纹岩土干燥、营养成分低,且通常含有对大多数物种来说有毒的镍、铬等重金属元素。

然而,仍有一些顽强的植物在这样贫瘠的蛇纹岩土壤中落地生根。究竟是什么让这些植物适应如此的极端环境呢?

英国约翰·英纳斯中心Kirsten Bomblies博士和Levi Yant博士所在的国际研究团队,已经利用基因组学找出了是哪些基因给生长于蛇纹岩土中的植物以难以置信的耐受性。

“改进的技术和大幅度降低的成本意味着我们现在可以进行更为复杂的基因组分析。”论文通讯作者Yant博士说。

“我们想比较生长在蛇纹岩土和非蛇纹岩土环境中的同一物种植物,在基因组层面分析和找出两者之间的差异。”他说。

研究人员在全欧洲收集了一种拟南芥属植物的种子。“我们对它的适应性已研究了多年。后来我们发现1955年发表的一份调查记录了这种植物的一个种群生长于奥地利的蛇纹岩土中,这对它们而言是非常极端的环境。”Bomblies博士解释道。“当我们再次去同一地点时,它们仍在那里生长,于是我们收集了它们的种子,同时收集了大约30个生长于非蛇纹岩土壤中的该种群的种子。”

正如所料,研究人员发现蛇纹岩土中生长的该植物群体中有特别的遗传变异,或帮助它们应对如干旱、土壤贫瘠等情况的挑战。

“知道是哪些基因帮助该作物在贫瘠的土壤中顽强生存对于育种者来说应该很有帮助,育种者可以使用这些知识来合理地开发具有压力耐受性的作物品种。”Yant博士说。

那么,这种植物到底怎么获得这种基因的改变呢?

“我们以为一些适应性的进化完全独立地通过自然选择获得,但有趣的是,我们也在它的基因中发现一些明显的属于另一种拟南芥属植物的遗传变异。”Yant说。

“这说明蛇纹岩土中生长的该物种从生长于附近的亲缘属群体中‘借’了一些有利的基因。”Yant总结道,该发现提升了人们对植物在严酷环境下适应甚至茁壮成长的复杂方式的了解,对于减缓农业土地减少和快速变化的气候所带来的影响,非常重要。 (胡璇子编译)

《中国科学报》 (2016-07-06 第6版 科研)
 
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