作為人類的食物來源，浮萍有著巨大的潛力。圖片來源：JAN-PETER KASPER/FSU JENA

浮萍是目前已知生長最快的植物，但讓這種小植物成功的遺傳因素一直是個(gè)謎?，F(xiàn)在，多虧基因組測序技術(shù)的進(jìn)步，研究人員正在了解這種植物的獨(dú)特之處，并發(fā)現(xiàn)了一些植物生物學(xué)和生長的基本原理。

在發(fā)表于《基因組研究》2月刊的論文中，美國索爾克研究所等機(jī)構(gòu)研究人員報(bào)告了有關(guān)這種植物基因組的新發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)解釋了它為何能夠生長得如此之快。該研究將幫助科學(xué)家了解植物是如何在生長和功能之間權(quán)衡取舍的，比如扎根和保護(hù)自己免受蟲害。專家認(rèn)為，該研究對設(shè)計(jì)全新的植物具有啟示作用，這些植物具有優(yōu)化的特定功能，例如增加碳儲存以幫助應(yīng)對氣候變化。

“許多科學(xué)進(jìn)步都要感謝那些非常簡單的有機(jī)體，比如酵母、細(xì)菌和蠕蟲?！闭撐牡谝蛔髡?、索爾克研究所植物分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授Todd Michael說，“這里，我們可以使用浮萍理解植物的基本原理?！?/p>

浮萍是一種生長在淡水中的植物，在除南極洲以外的所有大陸上都有身影。它看起來像漂浮的綠色種子，每株植物只有針頭大小。它沒有根，只有一個(gè)單一的莖葉融合結(jié)構(gòu)，稱為“葉狀體”。當(dāng)植物的子體從母體上脫芽時(shí)，它會像酵母一樣進(jìn)行繁殖。一些專家認(rèn)為，浮萍可以成為養(yǎng)活地球上不斷增長的人口的重要蛋白質(zhì)來源。東南亞部分地區(qū)已經(jīng)有人吃它了，并稱其為“水蛋”。

為了弄清楚是什么基因?qū)е铝烁∑伎焖偕L，研究人員在光照和黑暗周期下種植了這些植物，然后對它們進(jìn)行分析，以確定哪些基因在一天的不同時(shí)間是活躍的。目前，大多數(shù)植物的生長受到光與暗周期的調(diào)節(jié)，大部分生長發(fā)生在早晨。

“令人驚訝的是，與其他植物相比，浮萍只有一半的基因受光/暗周期的調(diào)節(jié)?！盡ichael說，“我們認(rèn)為這就是它生長如此之快的原因：沒有規(guī)定能限制它何時(shí)生長?！?/p>

研究人員還發(fā)現(xiàn)，浮萍沒有與植物行為其他要素相關(guān)的基因，如防御機(jī)制和根的生長?！斑@種植物已經(jīng)脫落了大部分它不需要的基因。它似乎已經(jīng)演變成只關(guān)注不受控制的快速增長?！盡ichael補(bǔ)充說。

“浮萍基因組數(shù)據(jù)可以為了解植物如何形成結(jié)構(gòu)和生長之間的相互作用提供洞見。”參與了該研究的霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員和教授Joseph Ecker說，“這種植物有望成為一種新的實(shí)驗(yàn)室模型，用于研究植物行為的核心特征，包括基因如何影響不同的生物活動?！?/p>

Michael計(jì)劃繼續(xù)研究浮萍，并使用這種簡單植物分析控制命運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)，從而了解更多有關(guān)植物發(fā)育的基因組結(jié)構(gòu)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1101/gr.266429.120



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