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德國Freiberg大學(xué)與英國John Innes中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了模式植物擬南芥中負(fù)責(zé)控制種子大小的一個新基因，并認(rèn)為通過操控該基因可以改良作物。
Michael Lenhard及同事發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素KLU基因調(diào)控種子大小。胚珠發(fā)育時該基因在珠被中表達(dá)，產(chǎn)生一種未知的生長信號，最終決定種子大小。如果該基因被關(guān)閉，將產(chǎn)生更小的種子，相反將之過表達(dá)，能夠產(chǎn)生更高油含量、更大的種子。研究人員認(rèn)為這是首次發(fā)現(xiàn)種子大小上存在交互影響，并且該基因在植物發(fā)育中存在重要作用，他們現(xiàn)在正在油菜中研究該基因。
來自英國John Innes中心，德國弗萊堡大學(xué)（Universität Freiburg）的研究人員發(fā)現(xiàn)了控制種子大小的一個新基因，并提出通過操控該基因可以改良作物。這一研究成果公布在美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）上。
種子大小是有花植物生活史對策中最重要的功能性狀之一。許多研究者對種子大小的進(jìn)化生態(tài)學(xué)予以了關(guān)注，分別從不同角度探索了種子大小的變異與外因和內(nèi)因的關(guān)系，包括氣候與土壤，地理緯度，生境質(zhì)量，植株個體大小，種子數(shù)量及葉片大小等。而迄今為止，關(guān)于種子大小變異的機(jī)制并未完全清楚，其進(jìn)化理論仍未建立。
在這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素KLU基因調(diào)控種子大小。胚珠發(fā)育時該基因在珠被中表達(dá)，產(chǎn)生一種未知的生長信號，最終決定種子大小。如果該基因被關(guān)閉，將產(chǎn)生更小的種子，相反將之過表達(dá)，能夠產(chǎn)生更高油含量、更大的種子。研究人員認(rèn)為這是首次發(fā)現(xiàn)種子大小上存在交互影響，并且該基因在植物發(fā)育中存在重要作用，他們現(xiàn)在正在油菜中研究該基因。
之前這一研究小組曾在Developmental Cell發(fā)文，發(fā)現(xiàn)了一種新的控制植物器官大小的胞間信號途徑，其作用機(jī)制可能類似動物中發(fā)現(xiàn)的可移動生長因子。
這種基因即KLU基因，研究人員對大量化學(xué)誘變得到的擬南芥突變株進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)KLU基因的功能缺失會導(dǎo)致器官變小，而其過量表達(dá)導(dǎo)致器官過大。對該基因進(jìn)行克隆測序和結(jié)構(gòu)推斷，表明它是細(xì)胞色素P450氧化酶系，它通過控制細(xì)胞分裂的時間而控制生長。
mRNA原位雜交和空間特異的基因表達(dá)等實驗表明KLU的表達(dá)位點(diǎn)和作用位點(diǎn)不同，能夠在一定距離內(nèi)發(fā)揮作用，說明其作用涉及胞間信號傳遞。而融合蛋白實驗表明KLU本身并不具移動性，它的作用可能通過位于其下游的某種可移動生長因子來實現(xiàn)。通過對KLU基因的轉(zhuǎn)錄譜分析和雙突變分析發(fā)現(xiàn)，KLU基因的作用與已知植物激素和其它調(diào)控植物生長的已知基因的作用不同，因此它可能通過某種新的未知可移動生長因子起作用。
同一時期，中國科學(xué)家也在這一方面獲得了一些成果，中科院成都生物研究所孫書存課題組與康奈爾大學(xué)K. J. Niklas合作，采用帶成熟果實小枝的方法，對亞熱帶常綠闊葉林森林群落木本植物的種子大小變異進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，小枝大小與其果實和種子的產(chǎn)量有正相關(guān)關(guān)系；小枝大小與種子大小沒有直接關(guān)聯(lián)，這可能是因為物種間每顆種子數(shù)存在巨大差異所致；小枝水平上，存在種子大小與數(shù)量的權(quán)衡關(guān)系。該項工作從小枝大小的角度上對森林群落木本植物種子大小的進(jìn)化進(jìn)行了探討，同時也為亞熱帶森林群落木本植物生活史對策研究提供了相關(guān)基本資料。該結(jié)果發(fā)表于2009年第4期新植物學(xué)家
