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美国研究人员最近发现,仅占玉米基因组1%左右的开放染色质,决定着将近一半的玉米多样性特征。这一发现使科学家能够更容易地开展转基因玉米研究,开发出更耐旱或更高产的玉米品种,从而缓解人类面临的粮食压力。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。

大多数基因组中的DNA链都紧紧盘绕在细胞核内,如果将人类或玉米细胞中的DNA链延展开来会有2米长,而在细胞核内,它们被压缩至原来的百万分之一左右。但也有一些区域的DNA链并没有紧紧盘绕,它们被称为开放染色质,协调着复杂的基因调控模式。为更好地了解开放染色质的功用,美国康奈尔大学和佛罗里达州立大学研究人员合作,利用一种基因映射技术,对玉米基因组进行了研究。

玉米

研究人员培育了600株玉米苗,从其根、茎和叶片中收集组织,提取细胞核。他们利用一种可以切除DNA特定部分的酶来处理细胞核,然后通过数据计算和统计分析,确定了基因组中的开放染色质。他们发现,这一小部分染色质包含了大量信息,决定了玉米棒的大小、形状,玉米粒的淀粉含量以及植株的压力反应等特质。

康奈尔大学16日发布的东方心经玄机图公报中称,有大约一半的玉米多样性特征,是由这些开放染色质决定的,另一半则由其他基因决定,这两部分基因加在一起只占整个玉米基因组的3%左右。

玉米是世界主要粮食作物之一,同时也被认为是一种进行科学研究的典型物种。几十年来,科学家在玉米遗传机制研究方面取得了不少突破性进展。研究人员表示,最新研究成果不仅可以大大缩小玉米育种和基因编辑所需筛查的基因范围,加快作物改良进程,开发出更耐旱或更高产的玉米品种,同时也为其他农作物研究指明了方向,这对缓解日益严峻的全球粮食问题无疑是一个好消息。

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