作者:曹务强 来源:中国科学报 发布时间:2017-8-11
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狗尾草的逆袭

 

■曹务强

狗尾草,一种在田间地头经常能看见的野草。记得小时候,我经常摘一大把狗尾草带回家,捧到妈妈面前,经过妈妈的巧手,一堆杂草瞬间变成了一只只毛茸茸的小兔子、小狗熊。时至今日,每每看见路边草丛中顽强生长的狗尾草,就勾起了儿时的回忆,耳边响起那首熟悉的旋律:“没有花香,没有树高,我是一棵无人知道的小草……”

正是这样一种不起眼、难登大雅之堂的小草,近年来却逐渐受到科学家们的关注。有希望和拟南芥一样,成为实验室里研究植物基因功能的模式生物。

狗尾草的逆袭之路由此开始。它们换了新装,摇身一变,成为了万众瞩目的“高富帅”。它们漂洋过海,逐渐在世界各地播撒种子,安家落户。又要有多少硕士博士生,为了它们寝食难安,日日期盼着它们能早点开花结果。

模式植物中,最广为人知的非拟南芥莫属了。和狗尾草一样,拟南芥的出身也非常低微。可是,正是这样一种不为人注意的野草,却为我们打开了通往神奇的植物世界的大门。以拟南芥为模式植物,我们了解了植物生长发育过程的方方面面,并对其分子机理进行了深入研究。为改良农作物,稳定和提高粮食产量奠定了理论基础。

可是,在实际的应用过程中。科学家们发现,由于许多粮食作物为禾本科、单子叶植物,而拟南芥为双子叶植物,较远的亲缘关系,导致同家族基因的功能出现严重分化,甚至基因功能完全相反。因此,拟南芥中基因功能的研究,离最终农作物中的应用还很远。

于是,科学家们又发展了水稻作为禾本科的模式生物。水稻属于禾本科,也是一种重要的粮食作物。由于其基因组小,易于转化等诸多优点,以水稻为模式植物开展的研究也越来越多。尤其是中国,在水稻的功能基因组学研究方面,已经走到了世界的前列。

可是,水稻也有其先天的缺点。水稻的生长对环境温度的要求比较严格。在北方,每年只能种一季。每年冬天,我们都要打“飞的”去海南进行繁种。人家飞到海南旅游,我们飞到海南种地——就是这么任性!

另外还有一点,水稻的生长周期比较长,这就导致做水稻的硕士博士们的延期情况非常普遍。

为了让世界各地做水稻的莘莘学子们能正常毕业,急需一种生长周期短的新型禾本科模式植物——这当然是说笑,实际上是有科学原因。于是,狗尾草的逆袭之路就开始了。

狗尾草几乎符合作为一种模式植物的所有要求:植株小、易种植、后代多、基因组小、生长周期短、易诱变……另外,狗尾草还是一种C4植物,在研究C4植物的光合作用机理方面,具有得天独厚的优势。狗尾草和许多禾本科农作物,如谷子、玉米等,具有较近的亲缘关系,它们的基因功能应该具有较高的保守性。

今年4月份发表在Nature Plants上的一篇文章,以狗尾草为模式植物,通过NMU诱变,筛选到了一个花絮稀疏的突变体。通过BSA重测序方法,鉴定到了突变基因。有意思的是,玉米中的同源基因突变后也表现出与狗尾草突变体相同的表型。这一研究,证明了以狗尾草为模式植物进行玉米基因组功能研究的可行性。

当然,狗尾草的逆袭之路才刚刚开始,要想成为拟南芥似的“巨星”还有很长的路要走。与我们人类一样,狗尾草成长逆袭的故事也定充满了艰辛和曲折。生命很短,世界太大,目标还在。“成长”的路上彼此祝福吧。

(http://blog.sciencenet.cn/u/yjjh143)

《中国科学报》 (2017-08-11 第2版 博客)
 
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