“种瓜得瓜,种豆得豆”,瓜和豆之间的生殖隔离阻断了瓜和豆之间的基因沟通,因而即便是瓜和豆种在一起,瓜结的永远是瓜,豆结的一直是豆。可是,天然界中的确存在着基因在两种无法杂交的物种之间移动的现象,即水平基因搬运(Horizontal Gene Transfer)。这种水平基因搬运现象虽然在高级生物之间极端稀有,可是在土壤农杆菌(细菌)和寄主植物之间却广泛存在并时间发作。
土壤农杆菌可以把本身的一段DNA直接插入到植物基因组中,并在寄主植物上构成膨大或根状的转基因安排,其间所含的细菌基因使用植物供给的物质和能量,很多组成专供细菌成长的生物碱。从某种意义上讲,农杆菌需求凭借水平基因搬运机制来安居乐业。可是这些天然的转基因植物安排,在天然条件下,分化成芽从而开花结籽的概率极低,因而这些来自于农杆菌的外源基因并不能遗传到被侵染植物的下一代。可是,科学家们连续发现烟草、柳穿鱼、甘薯等植物的基因组中均存在着来自于农杆菌的外源基因,换言之,这些植物都是天然转基因植物。因而,农杆菌在植物进化进程中或发挥了重要的影响。那么,是否有更多的天然转基因植物呢?
近来,Science China Life Sciences在线宣布了题为“Parasitic plant dodder (Cuscutaspp.): A new naturalAgrobacterium-to-plant horizontal gene transfer species”的文章[1],报导了菟丝子是一种新的天然转基因植物。
作者经过对来自于不同区域的菟丝子基因组序列进行发掘比较,发现它们均含有来自于发根农杆菌的异黄瓜碱组成酶(mikimopine synthase;mis)基因,而且该转基因事情具有以下显着的特征:
1)烟草、柳穿鱼、甘薯等植物基因组中含有包含生物碱组成基因在内的多个农杆菌外源基因,而菟丝子只含有生物碱组成基因(mis基因);
2)烟草、柳穿鱼、甘薯等植物基因组中生物碱组成基因表达量一般很低,而菟丝子中的mis基因则十分活泼,并可以组成异黄瓜碱;
3)mis基因在三种菟丝子基因组的方位相同,阐明该转基因事情很可能发作在这三种菟丝子的一起祖先上;
4)mis基因的邻近区域在三种菟丝子中存在显着的多态性,可是mis基因却高度保存,阐明该基因在菟丝子进化中或具有重要意义。
菟丝子是严重威胁某些作物的恶性寄生性杂草,且缺少有用防控手法。该研讨拓宽了之前报导的菟丝子可以从转基因抗除草剂作物取得抗除草剂性状的知道[2],或为研讨菟丝子与寄主的互作联系供给新的视角。
我国农业大学在读博士研讨生张月霞为该文的榜首作者,植物保护学院姜临建副教授和农学院张明才教授为一起通讯作者,一起作者还包含了农学院李召虎教授和植物保护学院赖道万副教授。研讨得到了国家天然科学基金和国家科技严重专项的赞助。