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科学家们更接近于发现杂草中雄性的基因

科学家越来越接近在美国最麻烦的两种农用杂草waterhemp和Palmer mar菜中寻找雄性基因。寻找基因可以为杂草提供新的“遗传控制”方法,该方法在许多地方不再对除草剂产生反应。

如果我们知道哪些基因控制雄性,并且可以使这些基因在种群中增殖,那么经过几代人的耕种,田间的每株植物都将是雄性,从理论上讲,种群将崩溃。”

Pat Tranel,伊利诺伊大学作物科学系教授兼副系主任

Pat Tranel是《新植物学家》上发表的一项研究的主要作者。

Tranel和他的同事先前已经确定了与男性基因组区域相关的分子标记。在对两种物种的雄性基因组进行测序后,研究人员能够使用这些标记在雄性特异性区域将其归零。现在,它们位于找到目标的120至150个基因内。

Tranel说:“我们相信这120个左右的基因中的大多数可能什么都不做。这只是在基因组那个区域中积累的东西。” “如果我不得不猜测的话,我想也许其中有十个实际上正在做一些有意义的事情。”

缩小这些杂草中与性别有关的基因可能具有控制实际的价值,但这项研究也揭示了雌雄异体的现象-更常见的是两性个体上的男性和女性性器官。绝大多数动物都是雌雄异体的,但在植物中却很少。超过90%的开花植物在同一个个体上且通常在同一朵花中都具有两个性器官。

但是,沃特亨普和帕尔默a菜是雌雄异株。

雌雄同株意味着植物不可能自花授粉。相反,雌配子必须由另一株植物的雄花粉施肥。这对于确保人群的遗传多样性是一件好事。这很可能使waterhemp和Palmer mar菜在避免多种除草剂的有害作用方面如此成功。

“迄今为止,waterhemp和Palmer mar菜已发展出对跨越七种和八种作用方式的除草剂的抗性。雌雄异体的繁殖导致所有这些抗性性状在个体内混合并匹配。这种混合使两种物种的种群能够结合多种除草剂抗性,使生产者几乎没有有效的除草剂选择,” Tranel说。

了解植物中稀有的雌雄异体现象可以帮助科学家们弄清楚每个父母的性状是如何遗传的,并了解这种现象如何演变。

不同于认为雌二醇只发生过一次的动物,科学家们相信植物中的雌二醇已经进化了许多次。而且,根据Tranel的研究,它似乎在Waterhemp和Palmer mar菜这两个密切相关的物种中独立进化。

“我不愿意说我们绝对知道它们是分开进化的,但是我们发现的所有信息都支持这一想法。120-150个基因中只有两个在这两个物种中彼此相似,” Tranel说。

这些共有的基因之一,弗洛里根(Florigen),可以帮助植物通过启动开花来响应日长。Tranel尚不知道它是否决定花的性别,但他对这两种花都出现在雄性特定的Y区域感兴趣。

“我们不确定,但是也许它涉及到雄性比雌性早开花。这对雄性可能是有利的,因为当第一批雌性开始接受时,它们就会脱落花粉。因此,事实上,如果是Palmer和waterhemp确实确实分开发展了雌雄异体,但两者都是出于适应性优势而获得了Florigen基因,这将是平行进化的一个很好的例子。”

Tranel希望缩小两个物种的雄性特异性Y区域,甚至进一步分离出确定雄性的基因。一旦确定了这些基因,就无法保证将开发出一种遗传控制解决方案-Tranel可能需要为此吸引行业合作伙伴-但拥有这样一种工具与过去相去甚远。

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