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杜克大学:控制单个基因可让植物生长更快
来源:美国物理学家组织网 | 作者:科技日报 刘霞编译) | 2010/11/24 10:18:33 | 浏览:1472 | 评论:0

    美国杜克大学基因科学与政策研究所(IGSP)的研究人员称,用单个基因改造多年生牧草,可使其根部更加坚韧,生长更快,这有利于生物燃料的制造。

    多年生牧草包括柳枝稷和芒草等。美国去年提出了在2012年以前从玉米、柳枝稷等可再生作物中提取燃料乙醇的计划。柳枝稷之前一直被认为是非常有前途的乙醇原料,因为它是多年生植物,而玉米需要每年再植。不过,大多数生物燃料作物需要等到种植两三年后收割,而且需要固定其根部,改进根部生长能大大减少收割时间。

    IGSP系统生物学研究中心的主任、生物学家菲利普·本菲尼做到了这一点。他们采用了一种基因组方法,旨在找出一些特定的基因——当细胞停止分裂并开始表现出其最终会变成成熟细胞的特征时,这些基因会变得活跃。最终,他们找到了一种名为UPB1的基因,进一步的研究显示,UPB1可控制过氧化物酶的基因表达。

    他们接着证明,过氧化物酶控制细胞繁殖区域和细胞延长区域(细胞分裂从此处开始)之间自由基的平衡。自由基是机体氧化反应中产生的有害化合物,具有强氧化性,可损害机体的组织和细胞,进而引起慢性疾病及衰老效应。

    当研究人员在实验中破坏植物根部UPB1的活性时,改变了自由基的平衡,使细胞延迟分裂并持续繁殖。最终,这些植物拥有了生长更快的根部、更多更大的细胞。而当人工增加UPB1的活性时,植物根部的生长变得缓慢。

    本菲尼表示,这意味着可通过操控单个基因来让植物长得更快;而且,UPB1的活动也与植物雌激素不相干。

    另外,从基因工程学的角度来说,通过去掉而不是增加一个基因来加强植物的生长更有吸引力。这也表明,植物并不会用尽全力地生长,因为它们必须在生长和繁殖之间作出取舍。新发现除了在生物燃料方面具有潜在用途外,还有望帮助科学家培植出更大、更强和能够从大气中吸收更多温室气体的植物。    总编辑圈点

    越来越娴熟地利用基因操纵植物生长,这无疑是人类文明史上一个值得大书特书的篇章。由于多年生牧草通常不会和粮食生产争地,所以它作为生物质原料的前景格外引人注目。通过控制单个基因的表达来实现植物根部改良,杜克大学研究人员的这一突破或将导致一种全新的植物繁育方法,并使具有“量身定做”特征的新苗木出现成为可能。更重要的是,这一发现让我们对植物生长机制有了进一步了解,其意义怎一个柳枝稷根壮苗肥了得。
 

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