荷蘭基因組研究 揭開花朵發(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。那么這類植物早起生長過程中,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(xiàn)了與這兩部分花瓣生長相對應(yīng)的基因組,并發(fā)表報告闡明了兩種花瓣在發(fā)育階段的演變過程。
自然界的花按花型大致可以分為兩類:單瓣和重瓣。蘭花是名副其實的單瓣花卉,而重瓣花卉往往被觀察者誤認(rèn)為是數(shù)百朵小花的集中表現(xiàn)。以向日葵為例,在花盤邊緣有少數(shù)舌狀花瓣,中心為高密度的管狀花瓣,負(fù)責(zé)形成種子,里普克瑪?shù)难芯烤褪且匪葸@兩種花瓣發(fā)育過程中的原始面貌。
非洲菊和向日葵都是重瓣花,但里普克瑪?shù)难芯繀s發(fā)現(xiàn)這兩種花的CYC基因組的活性有所差異。其實,早在十年前研究人員就曾發(fā)現(xiàn)控制花型對稱的諸多基因組。在對金魚草的早起研究中發(fā)現(xiàn)了其含有兩對CYC基因組,而非洲菊和向日葵這類菊科花卉卻含有10對CYC基因組。里普克瑪?shù)难芯窟M(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(xiàn)象在花苞發(fā)育階段卻無明顯差異,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(xiàn),里普克瑪認(rèn)為這是緣于菊科花卉在進(jìn)化過程中。
CYC基因組獲得的新功能,以促成無數(shù)小花的發(fā)育,這種自然的基因變異導(dǎo)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:“昆蟲的瘋狂授粉是導(dǎo)致菊科花卉的CYC基因組數(shù)量增多的原因。”
眾所周知,向日葵和非洲菊都是重要的觀賞花卉,此外向日葵還是重要的油料作物,如果里普克瑪?shù)陌l(fā)現(xiàn)可以用于幫助向日葵多產(chǎn)種子,或使非洲菊外觀更漂亮,那將非常有意義。目前,里普克瑪正謹(jǐn)慎而積極地推進(jìn)者自己的想法。
一旦這一發(fā)現(xiàn)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(xiàn)控制花朵形狀的基因組,只要通過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,這項研究成果已開始用于蔬菜新品種的育種研究。
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