荷蘭基因組研究 揭開(kāi)花朵發(fā)育之謎
向日葵和非洲菊的花型較為相似,花朵均由舌狀花瓣和管狀花瓣兩部分組成。那么這類(lèi)植物早起生長(cháng)過(guò)程中,舌狀花瓣和管狀花瓣分別是如何發(fā)育的呢?最近,荷蘭研究人員安娜克·里普克瑪利用微距電子成像儀,發(fā)現了與這兩部分花瓣生長(cháng)相對應的基因組,并發(fā)表報告闡明了兩種花瓣在發(fā)育階段的演變過(guò)程。
自然界的花按花型大致可以分為兩類(lèi):?jiǎn)伟旰椭匕?。蘭花是名副其實(shí)的單瓣花卉,而重瓣花卉往往被觀(guān)察者誤認為是數百朵小花的集中表現。以向日葵為例,在花盤(pán)邊緣有少數舌狀花瓣,中心為高密度的管狀花瓣,負責形成種子,里普克瑪的研究就是要追溯這兩種花瓣發(fā)育過(guò)程中的原始面貌。
非洲菊和向日葵都是重瓣花,但里普克瑪的研究卻發(fā)現這兩種花的CYC基因組的活性有所差異。其實(shí),早在十年前研究人員就曾發(fā)現控制花型對稱(chēng)的諸多基因組。在對金魚(yú)草的早起研究中發(fā)現了其含有兩對CYC基因組,而非洲菊和向日葵這類(lèi)菊科花卉卻含有10對CYC基因組。里普克瑪的研究進(jìn)一步顯示:控制舌狀花瓣形成的基因比作用于管狀花瓣的基因更為活躍,但這一現象在花苞發(fā)育階段卻無(wú)明顯差異,由此證明該組基因是控制花芽分化的重要因素。
基于這一發(fā)現,里普克瑪認為這是緣于菊科花卉在進(jìn)化過(guò)程中。
CYC基因組獲得的新功能,以促成無(wú)數小花的發(fā)育,這種自然的基因變異導致了菊科品種極為豐富,并因此成為植物王國中較大的家族之一。里普克瑪說(shuō):“昆蟲(chóng)的瘋狂授粉是導致菊科花卉的CYC基因組數量增多的原因。”
眾所周知,向日葵和非洲菊都是重要的觀(guān)賞花卉,此外向日葵還是重要的油料作物,如果里普克瑪的發(fā)現可以用于幫助向日葵多產(chǎn)種子,或使非洲菊外觀(guān)更漂亮,那將非常有意義。目前,里普克瑪正謹慎而積極地推進(jìn)者自己的想法。
一旦這一發(fā)現有助于基因重組,那么,植物育種就將有新的突破。目前,科研人員已經(jīng)發(fā)現控制花朵形狀的基因組,只要通過(guò)自然或人工突變的方式就可“控制”人們想要的花卉品種,如今,這項研究成果已開(kāi)始用于蔬菜新品種的育種研究。
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