傳遞給子代細(xì)胞或后代的基因序列并不是決定細(xì)胞和生物學(xué)特征的唯一因素。遺傳物質(zhì)中不改變基本DNA序列的化學(xué)變化也在控制哪些基因是活躍的或不活躍的方面發(fā)揮作用。甲基化是一種表觀遺傳標(biāo)記，包括在脫氧核糖核酸的特定堿基上添加小的化學(xué)基團(tuán)。人類和哺乳動(dòng)物表觀遺傳變異的遺傳功能是有爭(zhēng)議的。然而，植物中有幾個(gè)表觀遺傳學(xué)的例子。
表觀遺傳適應(yīng)性強(qiáng)。
蘇黎世大學(xué)的植物生物學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)證明，水芹(擬南芥)中的自然表觀遺傳變異是可以選擇的。來(lái)自植物微生物系的尤利格羅斯尼克勞斯團(tuán)隊(duì)也表明，新選擇的特征——這對(duì)種子傳播非常重要——即使沒(méi)有選擇，至少也會(huì)傳播兩到三代。Grossniklaus解釋說(shuō)：“因此，表觀遺傳變異有助于植物快速適應(yīng)環(huán)境變化，而不會(huì)改變基因組的序列。
選擇種子繁殖有效的植物。
在他們的實(shí)驗(yàn)中，植物生物學(xué)家模擬了一個(gè)快速變化的環(huán)境。根據(jù)種子擴(kuò)散程度，他們選擇了五代擬南芥群體。只有擴(kuò)散到距離母本一定距離的種子才用于后續(xù)世代。研究人員隨后收集了三個(gè)獨(dú)立群體的種子，它們具有有效的種子傳播功能，并與原始未選擇群體的種子一起種植——但這一次是在沒(méi)有選擇壓力的環(huán)境中。經(jīng)過(guò)兩代人的努力，植物種群得到了徹底的檢驗(yàn)。
遺傳活性、基因組和表觀基因組分析
“我們可以證明，在選擇的植物中，有兩個(gè)對(duì)種子傳播很重要的特征不同于原始群體的特征。后來(lái)，植物開花了，樹枝的數(shù)量增加了，”格羅斯尼克勞斯說(shuō)。這些變化不能追溯到植物基因組的突變。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)表觀基因組有顯著的差異：甲基化狀態(tài)在脫氧核糖核酸的大約50，000個(gè)堿基處發(fā)生了變化。例如，在控制開花的基因活動(dòng)中也發(fā)現(xiàn)了差異。
作物育種的新機(jī)遇
即使在沒(méi)有選擇的正常環(huán)境條件下，新功能至少會(huì)保留兩到三代?！跋襁z傳變異一樣，表觀遺傳變異受選擇的影響，有助于植物性狀的多樣性。因?yàn)樽魑锏倪z傳基礎(chǔ)往往非常有限，表觀遺傳學(xué)可以用來(lái)擴(kuò)大植物育種的材料，”格羅斯尼克勞斯強(qiáng)調(diào)。氣候變化可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)改變世界許多地方的環(huán)境狀況。因此，能夠快速適應(yīng)變化的植物種類變得越來(lái)越重要。
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