自然環(huán)境差異所形成的種內變異，可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調控研究
原文：Quantitative variation within a species for traits underpinning C4 photosynthesis
在線(xiàn)發(fā)表于2018年1月25日的bioRxiv
譯/ 賴(lài)挺&毅
利用生物工程學(xué)的方法，使C3植物如水稻或小麥，具備C4植物的光合作用特征，可顯著(zhù)降低由光呼吸所造成的能量損失，進(jìn)而大幅提高作物產(chǎn)量。但是，要達到這一目標非常困難，因為C4途徑涉及生化、細胞生物學(xué)、葉片解剖結構等諸多方面。使用正向遺傳學(xué)[1]的研究方法，不太容易獲取以上方面的機制信息。因此，研究者們采用了另外一種研究方法。他們發(fā)現，白花菜（Gynandropsis gynandra）這種C4植物，在非洲和亞洲都有分布。由于所處的自然環(huán)境不同，其光合作用特征呈現出自然差異。研究者對不同地區的這個(gè)物種在維管束鞘大小、葉脈密度、氣體交換參數（使用LI-6800，LI-COR，Lincoln，NE）、碳同位素分餾、以及C4循環(huán)核心酶的表達豐度方面進(jìn)行了對比。
結果表明，相比于碳同化，與水分利用相關(guān)的性狀表現出更明顯的差異。因此，研究者認為，這一物種在應對環(huán)境壓力時(shí)，采用的方式是：改善其水力系統的適應性，提高其水分利用效率，而不是提升其光合碳固定能力。研究者強調，由于這一物種可進(jìn)行雜交并產(chǎn)生可育后代，這種由自然環(huán)境差異所形成的種內變異，可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調控研究。
[1]該方法的基本原則是通過(guò)物理或化學(xué)誘變的方式隨機產(chǎn)生各類(lèi)突變體，從中選擇感興趣的突變表型，通過(guò)雜交構建重組作圖群體，然后利用遺傳作圖的方法將目標基因定位到一個(gè)較大的染色體區間，隨后在此區間內利用突變位點(diǎn)和遺傳標記之間的重組關(guān)系精細定位候選基因。為進(jìn)一步確認該基因的功能，還需要鑒定該位點(diǎn)在突變體和野生型個(gè)體中基因型與表型的對應關(guān)系，以及開(kāi)展功能互補實(shí)驗和相關(guān)的分子作用研究（陸才瑞等，2015）