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玉米基因新进展
中国植保网 发布时间:2011/12/8  阅读:631 字体大小:  

  近日来自中国农业大学农业生物技术国家重点实验室和国家玉米改良中心的研究人员获得了玉米基因组印记(genomic imprinting)研究的最新进展,相关研究论文于11月23日在线发表在《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。

  领导这一研究的是来自中国农业大学的赖锦盛教授,其早年毕业于中国农业大学,之后曾在美国Rutgers大学Waksman研究所从事研究工作,2006年被聘为中国农业大学特聘教授。近年来在玉米遗传转化、分子遗传学、比较基因组以及玉米胚乳的功能基因组等方面取得了一些重要进展,研究论文发表在PNAS、Genome Research和The Plant Journal等杂志上。

  基因组印记,又称为遗传印记(genetic imprinting),是近年来发现的一种不遵从孟德尔定律的依靠单亲传递某些遗传学性状的现象,是指在配子或合子发生期间,来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰,导致后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达活性,具有这种现象的基因称为印记基因(imprinted gene)。目前主要在大量高等生物,如显花植物和胎盘类哺乳动物中发现了基因组印记现象。尽管早在40年前,科学家们就在玉米中发现了印记基因的存在,直到现在对于玉米印记基因的功能及其印记方式仍知之甚少。

  在这篇文章中,研究人员将玉米自交系Mo17与B73进行了正反交杂交,对获得的玉米杂交种胚乳中的印记基因及印记表达情况进行了分析。鉴别出了179个印记基因,约占玉米中蛋白质编码基因的1.6%。其中68个特定基因显示母本等位基因优势表达,111个基因显示父本等位基因优势表达。此外,研究人员还发现了38条印记长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lncRNAs)。这些印记非编码RNAs都是来自蛋白编码基因内含子或是基因间区域的正义或反义转录产物。这些印记基因大多成簇分布在基因组上。通过对杂交种胚乳中印记位点进行等位基因特异甲基化模式分析,鉴别出了21个差异性甲基化区域(differentially methylated region,DMRs),分别对应调控印记基因和印记非编码RNA。分析结果显示所有来自母本的DMRs均显示低甲基化,来自父本的DMRs则显示超甲基化。

  新研究表明在玉米胚乳中存在极其广泛且复杂的基因组印记调控机制,这一机制有可能在维持玉米胚乳的基因剂量平衡中发挥潜在的作用。

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