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中國科學(xué)家用大數(shù)據(jù)探尋植物基因“好”“壞”背后的奧秘
科技日報(bào)訊,為什么白菜有卷心不卷心之分,顏色也有黃綠藍(lán)白多種,但同屬十字花科的擬南芥,全世界的卻都長一個(gè)樣?4月18日,科技日報(bào)記者從江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉,該院杜建廠研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),基因性質(zhì)在很大程度上取決于選擇方式,白菜的多樣性可能是因?yàn)檎x擇作用基因較多。
根據(jù)自然選擇方式的不同,基因一般可分為兩種類型,一種是受正選擇作用的基因,即“好”基因,這種基因在突變時(shí)能使機(jī)體朝著有利于自身生存的方向發(fā)展;另一種是受負(fù)選擇作用的基因,即“壞”基因,這種基因“可能會(huì)致死,突變之后個(gè)體沒辦法存活”??茖W(xué)家認(rèn)為,正選擇是生物進(jìn)化的主要?jiǎng)恿Γ谏矬w內(nèi),具有正選擇作用的基因很少,只占1/10左右。
目前,這兩類基因在進(jìn)化速率、結(jié)構(gòu)特征和表達(dá)模式上的差異以及差異背后的內(nèi)在機(jī)制一直缺乏系統(tǒng)的研究。杜建廠團(tuán)隊(duì)運(yùn)用大數(shù)據(jù)等生物信息學(xué)方法,系統(tǒng)研究了白菜和甘藍(lán)共有的2萬多個(gè)基因的基因特性。結(jié)果顯示,與負(fù)選擇基因相比,正選擇基因具有較高的非同義替換速率、較低的同義替換速率、較短的基因長度、較少的外顯子數(shù)量、較強(qiáng)的功能特異性、較低的表達(dá)量,以及較高的組織表達(dá)特異性。
科研人員對擬南芥也作了相關(guān)研究,并得到了基本一致的結(jié)論。這表明,在蕓薹屬植物基因組中,基因性質(zhì)在很大程度上決定于選擇方式。這項(xiàng)研究不僅豐富和完善了有關(guān)基因分子進(jìn)化的理論,還鑒定出一批有關(guān)含油量、開花、抗病、硫代葡萄糖苷等方面的基因,為蕓薹屬作物的分子育種和品種改良提供了基因資源和理論依據(jù)。近日,該成果已發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域知名刊物《植物雜志》上。
(原標(biāo)題:基因“好”“壞”,大數(shù)據(jù)說了算)





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