苔藓是喂养饥饿者的超级模型

2020-10-10 138苔藓

苔藓是喂养饥饿者的超级模型,地球上最简单的一种植物可以帮助科学家培育出能够在干旱肆虐中生存的农作物。苔藓是一种原始植物,与大约4.5亿年前开始在陆地上生长的第一批植物相似。只有一个细胞厚,这些早期的植物必须适应寒冷,炎热和干旱,没有根或复杂的叶子。苔藓能够在严重脱水的情况下存活,然后在浇水时重新生长,这对发展中国家干旱地区种植的作物有着巨大的用处。

对Physocmitrella的基因组进行了测序

利兹大学的科学家和来自德国、日本和美国的同事们,已经对Physocmitrella的基因组进行了测序。Physocmitrella是第一种不开花或“低等”的植物,他们的发现发表在12月14日出版的《科学》杂志上。

现在他们已经对苔藓的DNA进行了测序,科学家们将能够确定哪些基因控制着这些生存策略,并使作物适应这种生存策略。

卡明博士解释说:“Physcomitrella是一种非常有用的研究植物。”它除了作为水基藻类与陆地植物的纽带外,还具有许多重要的特性,使其具有特殊性。通过对基因组进行测序,我们可以开始确定它们的遗传基础,并将这些知识用于作物改良。”

苔藓是喂养饥饿者的超级模型,Physcomitrela只有一个“单倍体”基因组,而不是来自雄性和雌性双亲的双基因组,这使得我们更容易确定哪些特征与哪个基因有关。苔藓还能够将新的DNA整合到基因组中一个确定的目标上,不像大多数植物那样随机整合新的DNA。这意味着苔藓基因组的修改要比其他植物更容易控制,这使得苔藓可以作为一个“绿色工厂”来生产药品。

卡明博士说:“如果我们能发现是什么机制导致藻门菌基因组以这种方式整合DNA,我们就可以将这些基因转移到其他植物中,从而对它们的基因组进行更可控的修改。”然而,我们也相信许多有用的基因可能仍然存在于高等作物中,但不再以同样的方式活跃。因此,与其添加新的DNA,不如激活已经存在的DNA来创造我们想要的特性。”

苔藓是喂养饥饿者的超级模型

美国能源部JGI主任艾迪·鲁宾说:“Physocmitrella对开花植物的作用就像果蝇对人类一样;也就是说,就像苍蝇和老鼠对动物生物学一样,这种苔藓的基因组将促进我们对植物基因及其功能和效用的探索。”诸如那些能让植物在旱地上生存和茁壮成长的特性,将有助于选择和优化可能被驯化为生物燃料战略的作物。”

Physcomitrella是第一个测序的苔藓植物,其基因组只有不到5亿个核苷酸,拥有近36000个基因(比人类基因组中所认为的多50%)。苔藓植物是没有血管的陆地植物,缺乏专门的组织(韧皮部或木质部)来进行循环。相反,它们拥有专门的内部运输组织。它们既不开花也不产生种子,而是通过孢子繁殖。

研究意义

美国伯克利生物研究所(Berkelelec)负责人克里斯·斯科利(Chris Scorcien)表示,美国伯克利生物研究所(Berkelelec)与伯克利生物研究所(Berkelelec)合作建立新的基因组合成机制是重要的合作伙伴伊利诺伊大学香槟分校和全球能源公司BP。”在藻门菌中,基因很容易被实验修饰,这将有助于对陆地生物量的主要组成部分细胞壁的广泛研究。此外,苔藓的细胞类型比高等植物少,生命周期快得多,这也大大促进了细胞壁的实验研究。因此,完成生物燃料的基因组研究是推进生物燃料研究的重要一步。”

“这项工作和人们对全球碳循环的日益浓厚的兴趣有着明显的联系,”密斯勒说,他是加州大学伯克利分校综合生物学系的教授,也是该大学和杰普森标本馆的负责人苔藓系统被证明对研究光合作用和其他许多过程非常有用。”

夸特拉诺说:“与维管植物系统不同,我们可以靶向并删除特定的苔藓基因,以研究它们在重要作物过程中的功能,并用作物植物的基因代替它们,让我们研究基因功能的进化。除了基因组之外,Physocmitrella现在还提供了广泛的基因组工具,用于研究与生物能源和其他对作物重要的过程相关的基因功能和进化。”这些工具可在以下网址找到:www.mosthgenome.org

测序工作已经在加州伯克利的联合基因组研究所进行,该研究所每年都邀请世界各地的科学家竞争,利用他们的测序设备对特定基因组进行测序。帕恩斯氏菌在2005年的比赛中“获胜”。这项工作由利兹大学、德国弗莱堡大学、日本国家基础生物学研究所、密苏里州圣路易斯华盛顿大学和加州大学伯克利分校协调。

引用

University of Leeds. "Moss Is A Super Model For Feeding The Hungry." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 December 2007. www.sciencedaily.com/releases/2007/12/071213152550.htm.

上一篇下一篇