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科技 承受较大压力的植物 可将增强后的“环境记忆”传递给下一代

本帖由 漂亮的石头2020-05-06 发布。版面名称:新闻聚焦

  1. 漂亮的石头

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    宾夕法尼亚州立大学的一项新研究指出:正如父母对孩子的成长起到重要的指导作用,承受较大压力的植物,亦可将增强后的“记忆”传承给下一代。据悉,这支遗传学家团队已经成功地操作了一种基因在植物中的表达,使其对环境变化的适应力更强,并且能够将这种特性传承给子孙后代。

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    左一起为 Xiaodong Yang,Hardik Hundariya 和 Sally Mackenzie(图自:Penn State)​

    环境是指引进化的一个重要因素,因而植物不仅能够适应不断变化的条件,还能够将这一生存策略传递给下一代,使之“赢在起跑线”上。

    长期以来,一种已知的 MSH1 基因便在植物抗逆性研究中起到了关键的作用。而在这项新研究中,宾夕法尼亚州立大学团队发现,拟南芥可让它失活,以应对干旱或热浪等极端环境。

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    跨代 MSH1 基因记忆谱系(来自:Nature Communications)​

    研究人员对这种模式植物实施了多方面的研究,发现其拥有多种应对策略,比如调节生长、限制地面生长量、改变根系生长方式、以及调节开花的时间。

    有趣的是,这些“遗传记忆”还能够传递多至五代。若亲本植物经历了有较大压力的生存环境,其某些(但不是全部)后代会表现出相同的应对行为。

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    记忆和非记忆植物的多种生长模式对比​

    首席研究员 Sally Mackenzie 表示:“研究发现被子植物的这些记忆可向子代遗传,但仅在子代的一部分中发生”。


    这导致了可定义的基因变化表达,从而影响植物的表型可塑性。但我们认为所有植物都具有这种能力,研究描述的这些条件,或是其向后代传递环境信息的一个重要组成部分。

    据悉,研究团队使用了不同的方法来关闭 MSH1 基因。在某些情况下,他们选择了已经具有使基因失活的自然突变植物。

    在其它情况下,则使用 RNA 干扰的方式将之关闭。但在研究结束时,团队发现最终结果也是相似的。

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    研究人员称,表观遗传学或有助于扭转人们对转基因食品的刻板印象,因其并不涉及添加新的基因(基因工程经常因此而遭遇批评),而是专注于控制基因的表达。

    比如有研究人员认为,基因编辑过的白菜和鲑鱼,理论上不该被划入转基因生物的范畴,因其只是模仿了自然的遗传变异、而不是创造新的遗传变异,更加类似于人类持续几千年的选择性育种。

    后续研究中,研究团队还尝试关闭了番茄、大豆、油菜中的 MSH1 基因。早期结果以及嫁接实验表明,新技术或有助于提升植物的产量。

    有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然通讯》期刊上,原标题为《Segregation of an MSH1 RNAi transgene produces heritable non-genetic memory in association with methylome reprogramming》。
     
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