由愛荷華州立大學(xué)的教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了棉花的一個(gè)特殊的遺傳模式,，這個(gè)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(yuǎn)的,。”植物學(xué)家Jonathan Wendel說。這項(xiàng)由Jonathan Wendel,、愛荷華州立大學(xué)的研究員 Keith Adams 和 Ryan Percifield,，以及俄勒岡州立大學(xué)的Richard Cronn共同完成的研究發(fā)表在3月份的美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。這項(xiàng)研究由美國農(nóng)業(yè)部,、美國國家科學(xué)基金會和愛荷華州植物科學(xué)研究所資助,。 棉花是多倍體,，每個(gè)基因都有兩個(gè)拷貝而不是一個(gè),，兩個(gè)拷貝分別來自1到2百萬年前獨(dú)立進(jìn)化產(chǎn)生于兩個(gè)大陸，然后不知怎么發(fā)生雜交的兩個(gè)棉花物種,。結(jié)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(shí)打開和關(guān)閉，還是只有其中一個(gè)打開或關(guān)閉,。”Wendel說,。“有一個(gè)理論認(rèn)為其中一個(gè)基因可以自由變換,、活動和促進(jìn)進(jìn)化。這個(gè)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(fù)基因就以最驚人的方式改變其表達(dá)形式。”Wendel說,。Wendel和他的同事認(rèn)為,，如果一個(gè)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(dá),。他們檢查了40個(gè)隨機(jī)選擇的棉花基因,。 “我們發(fā)現(xiàn)，基因的表達(dá)發(fā)生令人難以置信的改變,。”Wendel說,。“超過四分之一的表達(dá)基因改變了其在親本中的表達(dá)方式。如果這些結(jié)果在所有30,000個(gè)基因中得到證實(shí),，那么就有約7,500個(gè)基因與親代棉花植物中的表達(dá)模式不同,。 “還有更驚人的發(fā)現(xiàn)。”Wendel補(bǔ)充說,。“在棉花植物花的一部分中,，來自親本1的基因?qū)﹃P(guān)閉，來自親本2的基因?qū)Ρ磉_(dá),。但在花的另一部分則恰恰相反：來自親本1的基因?qū)Ρ磉_(dá),，而親本2基因?qū)﹃P(guān)閉。 “重復(fù)基因彼此默契地反式配合,。這完全出乎我們的預(yù)料,。”Wendel說?；虻某聊鶕?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(gè)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(rèn)為這意味著當(dāng)兩個(gè)基因組融合形成多倍體棉花時(shí),，基因表達(dá)就可能發(fā)生改變,。 “進(jìn)化或是水滴石穿式的緩慢變化－－隨機(jī)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(gè)觀點(diǎn)沒錯，但基因組融合產(chǎn)生多倍體時(shí)發(fā)生的變化給我們帶來了全新的思考模式,。”Wendel說,。他認(rèn)為，這個(gè)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(xiàng)研究可能意味著基因功能基因組中的微小變化的反應(yīng)要比我們預(yù)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(gè)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(dá)。