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不寻常的大豆着色揭示了基因沉默

2020-01-10

今日的大豆通常是金黄色的,带有细小的黑色符号,它们附着在豆荚上。在数百万豆类的范畴,简直一切豆类都具有这种外观。可是,偶然豆子会变成半黑色,马鞍图画类似于黑眼豆。

黄色来源于一种称为基因缄默沉静的天然进程,其间基因相互作用以封闭某些特征, 伊利诺伊大学作物科学系的新任教授Lila Vodkin解说道。 科学家常常运用这个进程规划从改进作物到药物的一切东西,但天然存在的基因缄默沉静的比如 - 也称为RNA搅扰或RNAi - 是有限的。更好地了解这个进程能够解说你怎么做操作从大豆到人类的任何基因。

大约20年前发现RNAi途径是一种细小蛔虫的天然发作进程。显现其生物医学潜力的发现和后续作业为科学家赢得了2006年的诺贝尔奖。在植物中,RNAi在矮牵牛中被发现。当育种者企图将一个基因转化为更亮的粉红色和紫色时,它们会变成白色的花朵。花样的基因已被缄默沉静。

在它们被驯化之前,由于种皮中的花青素颜料不同,大豆呈黑色或棕色, 与沃德金一同研讨的研讨专家萨拉琼斯说。 育种者摆脱了漆黑的色素,由于它们能够在提取进程中褪色油或豆粕。

沃德金弄清说: 黄色是一种天然发作的RNAi骤变,可能是在农业开始时自发发作的,就像一万年前相同。人们看到黄豆是不同的。他们捡起它们,解救它们,并培养它们。野生大豆,大豆的种质资源,你没有找到黄色,只要深色的种子。

该团队曾经的作业标明黄色大豆是由一个触及两个基因的天然基因缄默沉静进程引起的。基本上,其间一个基因阻挠了深色素前体的发生。可是研讨人员并不确认为什么黑色颜料有时会再次出现,就像马鞍形状的豆子相同。现在他们知道了。

Vodkin和她的团队在美国农业部大豆种质收会集搜索了具有反常色素冷静的豆类,该搜集品坐落U的I中。该系列包括数千个标本,代表了驯化大豆及其野生近缘种的大部分遗传多样性。

咱们要求这种黑色马鞍形状的豆子, 琼斯回想道。 咱们想知道他们是否都从同一基因中获得了这种形式。 早在1945年就搜集了一些样品。

该团队运用现代基因组测序技能,快速挑选约56,000个蛋白质编码基因,以确认担任该形式的基因。首要作者Young Cho在注意到Argonaute5基因缺点时作为研讨生发现了这一发现。研讨小组用马鞍调查了别的的豆子,发现Argonaute5基因在每个豆子中都有不同的缺点。

这便是你怎么证明你发现了正确的基因, 沃德金说, 由于这些独立的骤变发作在同一基因的不同方位。

当Argonaute5基因有缺点时,无法再进行缄默沉静进程 - 通常会阻挠暗色素并导致黄豆。基因缺点解说了为什么暗色素出现在马鞍豆中。

在团队发现之前,很少有关于基因相互作用怎么在天然发作的体系中完成缄默沉静的比如。今日,生物工程师运用基因工程技能来缄默沉静基因以发生希望的成果,无论是花样,抗病性,改进的光合作用,仍是任何数量的新运用。

大豆中的黄色可能是通过精心规划的,假如它不是天然存在的话, 沃德金说, 但这将花费数百万美元,并且每种黄豆都是转基因生物。大天然首要规划它。 她说这项研讨还强调了大豆种质搜集的价值,这种搜集保留了研讨和育种意图的多样性。

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