圓形,、長條形,、尖頭的番茄都不少見。同是一個(gè)種類,，為什么外形差別如此之大,？美國俄亥俄州立大學(xué)研究人員揭開生物形態(tài)差異之謎，發(fā)現(xiàn)了決定番茄呈長條形態(tài)的基因,，并取名“太陽”,。他們希望未來運(yùn)用“太陽”基因，培育出形狀大小各異的其他果蔬,。
番茄模型
番茄在農(nóng)作物中屬形態(tài)差異較大的一種,，平日常見的番茄有梨形、蒜瓣形,、橢圓形,、尖椒形等,。但科學(xué)家一直在探索，何種基因決定了包括番茄在內(nèi)的其他植物的形態(tài),。
一個(gè)名為“太陽1642”的長條狀番茄是研究的突破口,。研究人員在“太陽1642”中發(fā)現(xiàn)了對番茄長成長條狀起關(guān)鍵作用的基因，因此給這種基因取名“太陽”,。研究論文發(fā)表在3月14日出版的《科學(xué)》雜志上,。研究人員認(rèn)為，“太陽”基因的發(fā)現(xiàn)將推動關(guān)于植物形狀的研究,。
研究小組負(fù)責(zé)人埃絲特·范德爾克納普說：“在越來越受關(guān)注的植物形態(tài)學(xué)中,，番茄是研究模型。培育番茄時(shí),，我們希望發(fā)現(xiàn)究竟是什么基因在影響番茄的形狀,，使它們呈現(xiàn)出如此大的差異。”
找到“太陽”
研究人員頗費(fèi)一番周折,，才找出是“太陽”基因決定番茄呈長條形狀,。
“察看了所有完成授粉的番茄細(xì)胞后，我們發(fā)現(xiàn)長形番茄的基因有相似之處,，”范德爾克納普說,，“通過基因分析，我們確定了一部分染色體組可能起決定作用,，隨著觀察深入,，這個(gè)范圍不斷縮小，最后就能找到基因鏈中關(guān)鍵的部分,。”
找到“太陽”基因并不容易。研究人員最開始確定的決定番茄長成長條形的基因,，后來發(fā)現(xiàn)在圓形番茄中也可以找到,。因此研究小組開展新一輪研究，再次確定形態(tài)基因,。
初步確定“太陽”基因有可能使番茄長成長條形狀后,，范德爾克納普領(lǐng)導(dǎo)研究小組做嫁接實(shí)驗(yàn)，把“太陽”移到圓形番茄上,，后來這些番茄全部長成長條形,。
研究前景
“太陽”基因另一個(gè)特點(diǎn)是，它在番茄完成授粉后才開始發(fā)揮作用,。
發(fā)現(xiàn)“太陽”之前,，科學(xué)家只找到名為“卵子”的基因影響植物形態(tài)。但“卵子”在授粉過程發(fā)生前的卵細(xì)胞發(fā)育時(shí)期就開始對植物起作用,。
盡管現(xiàn)在找出了決定長條形態(tài)的“太陽”基因,，但科學(xué)家仍需探究這種基因改變生物形態(tài)的過程,。
克納普說，研究小組下一個(gè)目標(biāo)是判斷“太陽”基因能否在番茄以外的果蔬上起作用,。
據(jù)克納普介紹,，一旦找全所有決定番茄形態(tài)的基因，人們就可以自行控制番茄的形狀,。
生物谷推薦原始出處：
Science 14 March 2008:
Vol. 319. no. 5869, pp. 1527 - 1530
DOI: 10.1126/science.1153040
A Retrotransposon-Mediated Gene Duplication Underlies Morphological Variation of Tomato Fruit
Han Xiao,1 Ning Jiang,2 Erin Schaffner,1,3* Eric J. Stockinger,1 Esther van der Knaap1
Edible fruits, such as that of the tomato plant and other vegetable crops, are markedly diverse in shape and size. SUN, one of the major genes controlling the elongated fruit shape of tomato, was positionally cloned and found to encode a member of the IQ67 domain–containing family. We show that the locus arose as a result of an unusual 24.7-kilobase gene duplication event mediated by the long terminal repeat retrotransposon Rider. This event resulted in a new genomic context that increased SUN expression relative to that of the ancestral copy, culminating in an elongated fruit shape. Our discovery demonstrates that retrotransposons may be a major driving force in genome evolution and gene duplication, resulting in phenotypic change in plants.
1 Department of Horticulture and Crop Science, Ohio State University/Ohio Agricultural Research and Development Center, Wooster, OH 44691, USA.
2 Department of Horticulture, Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA.
3 College of Wooster, Wooster, OH 44691, USA.
* Present address: College of Medicine, University of Toledo, Toledo, OH 43606, USA.
