由愛荷華州立大學的教授領導的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了棉花的一個特殊的遺傳模式,，這個遺傳模式的發(fā)現(xiàn)對于玉米和大豆等其它作物也有影響。 “我們并不真正了解這些影響是什么,，但他們一定是驚人而又意義深遠的,。”植物學家Jonathan Wendel說。這項由Jonathan Wendel,、愛荷華州立大學的研究員 Keith Adams 和 Ryan Percifield,，以及俄勒岡州立大學的Richard Cronn共同完成的研究發(fā)表在3月份的美國《國家科學院院刊》（PNAS）上,。這項研究由美國農(nóng)業(yè)部,、美國國家科學基金會和愛荷華州植物科學研究所資助。 棉花是多倍體,，每個基因都有兩個拷貝而不是一個,，兩個拷貝分別來自1到2百萬年前獨立進化產(chǎn)生于兩個大陸,，然后不知怎么發(fā)生雜交的兩個棉花物種。結果,，棉花的基因數(shù)目就是人和動物的二倍,。玉米和大豆也是多倍體。 “問題是,，這些基因是同時打開和關閉,，還是只有其中一個打開或關閉。”Wendel說,。“有一個理論認為其中一個基因可以自由變換,、活動和促進進化。這個基因或是獲得新功能或是滅亡,。 “出乎我們意料的是多倍體一形成,，這些重復基因就以最驚人的方式改變其表達形式。”Wendel說,。Wendel和他的同事認為,，如果一個基因在親本物種中都有活性，那么它就會在多倍體后代中表達,。他們檢查了40個隨機選擇的棉花基因,。 “我們發(fā)現(xiàn)，基因的表達發(fā)生令人難以置信的改變,。”Wendel說,。“超過四分之一的表達基因改變了其在親本中的表達方式。如果這些結果在所有30,000個基因中得到證實,，那么就有約7,500個基因與親代棉花植物中的表達模式不同,。 “還有更驚人的發(fā)現(xiàn)。”Wendel補充說,。“在棉花植物花的一部分中,，來自親本1的基因對關閉,，來自親本2的基因對表達。但在花的另一部分則恰恰相反：來自親本1的基因對表達,，而親本2基因對關閉,。 “重復基因彼此默契地反式配合。這完全出乎我們的預料,。”Wendel說,。基因的沉默根據(jù)植物器官的不同以及研究的基因不同而不同,。 研究人員發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象在現(xiàn)代棉花品系和1到2百萬年前的天然棉花品系中都存在,。Wendel認為這意味著當兩個基因組融合形成多倍體棉花時，基因表達就可能發(fā)生改變,。 “進化或是水滴石穿式的緩慢變化－－隨機突變或是幸存下來或是被淘汰掉,，或是隨環(huán)境變化而發(fā)生的突然改變。”Wendel說,。 “這個觀點沒錯,，但基因組融合產(chǎn)生多倍體時發(fā)生的變化給我們帶來了全新的思考模式。”Wendel說,。他認為,，這個非同尋常的遺傳模式也會存在于其它多倍體中，如玉米和大豆等,。這項研究可能意味著基因功能基因組中的微小變化的反應要比我們預想的大得多,。 “如何利用這些發(fā)現(xiàn)改良作物，現(xiàn)在還沒有確切的答案,，但Wendel相信總有一天這個發(fā)現(xiàn)會派上用場的,。研究人員將繼續(xù)研究其它棉花基因的表達。