激活植物自身沉默基因培育抗性新品种

2023-05-10 14:56:27


来自Georgia大学研究人员研发了一种新方法,能培育具有更好特性的植物。研究人员通过将一种人类蛋白质引入模式植物拟南芥中,发现它们可以选择性激活植物内已经存在的沉默基因。

使用这种方法增加植物种群之间的多样性可用于开发耐旱和抗病的品种或其他植物种群,研究人员已经开始在玉米、大豆和大米上测试该技术。

该项研究成果Lexiang JiWilliam Jordan牵头,Nature Communications》上发表。他们探索的新方法名为epimutagenesis能够以传统技术无法做到的方式培育多种植物。过去这一切都是通过传统的育种方式完成的,要培育出另一种植物,需要先有一种植物,跟具有另一种特性的植物一起培育,然而存在问题就是想拥有全部想要的特征,而没有一个不想要的特征,这就很困难,但是研发的新技术,可以修改植物中基因的开启和关闭方式,而不需要从另一个母体那里引入另外一组基因。

这个方法最初是由通讯作者Robert Schmitz教授在实验室得到灵感。研究人员正在研究控制表达遗传特性的DNA甲基化,并在创建DNA甲基化位于许多植物种类(包括作物)中的位置图谱。当DNA甲基化被去除时,研究人员发现他们可以选择性地打开植物基因组中之前沉默的潜在基因。

 研究人员多次看到许多基因因DNA甲基化沉默,并对此感到好奇至于为什么会这样,可以进行很多讨论,但它们是真实存在的。所以研究人员想知道如何利用它们使用已经存在的植物,重新唤醒那些沉默的基因产生特质差异。

为了激活这些或休眠或沉默的基因,研究人员引入了一种称为10-11易位酶的转位酶,使用特殊修饰的细菌作为递送载体来种植幼苗。引入这种人类蛋白质可以让研究人员去除DNA甲基化,从而激活沉默的基因。最终找到将蛋白质引入植物物种的最佳方法。

 几千年前,人们会种植数百种植物,如果其中一种植物确实很好,就会种好几代这种植物但这样做会缩小遗传多样性,最后遗传性质基本就变得非常相似,虽然这样有助于收成,或有助于留下想要的其他的植物特征,但如果它们遭遇一种很难适应的压力它们都将以相同的方式作出反应,这产生了可能非常脆弱的作物。

 如果没有遗传差异,那么外部压力真的可能消灭整个物种新方法是一个以前没有尝试过的替代策略,目的是希望获取那些确实存在但因为没有显现出来而未被研究过的基因,这种方法可以重新激活这些基因,因而可能增加性状变异,这对生物技术应用意义重大(来源:University of Georgia 北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)

 

 转载:北京市农林科学院农业信息与经济研究所


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