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研究人员发现叶绿体基因组从植物转移到植物

<p>桦树(左)和橡树之间的天然嫁接(右)性不相容的物种可以在嫁接位点交换叶绿体基因组在研究植物绿色叶绿体中的DNA时,Potsdamare马克斯普朗克分子植物生理学研究所的研究人员发现了叶绿体基因组可以发生在植物之间的接触区域研究人员相信这些研究结果将有助于科学家进一步了解新植物品种的进化和繁殖,因为新的叶绿体基因组可以传递给下一代植物植物科学家们对DNA的事实感到困惑从植物的绿色叶绿体中提取有时显示出相同物种在同一地区生长时最大的相似性他们试图解释这一现象,他们创造了术语“叶绿体捕获”,并假设每隔一段时间通常性别不相容物种杂交并产生新的组合后代关于核和叶绿体基因组的研究现在,来自波茨坦马克斯普朗克分子植物生理学研究所的Ralph Bock的科学家发现,植物之间的接触区可能会发生整个叶绿体或至少其基因组的转移</p><p>种间杂交不是必需新的叶绿体基因组甚至可以传递给下一代,从而赋予植物新的特性这些发现对于理解进化以及新植物品种的繁殖非常重要许多木本植物,特别是水果和玫瑰树,被园丁故意破坏他们砍掉树枝或将树皮切成树皮,以便将另一种植物的部分放入槽中</p><p>这种园艺措施背后的原因是复制产量特别高的品种根据经典的孟德尔法则,只有后代的部分显示出与父母相同的特征</p><p>后代的其余部分很可能不那么有价值将一个成功的苹果品种的一个分支放到一个新的种群上,可以很容易地克隆出所需的苹果树但是移植物连接并不总是必须是人造的,只是在彼此附近生长的植物可以融合在上述接触区中,所谓的水平基因转移,没有有性繁殖的基因转移,可以发生很长一段时间,科学家认为这种基因转移仅限于原核生物,没有核的生物体普遍接受,例如,细菌可以交换对其生存至关重要的基因,如那些对抗生素产生抗药性的基因现在越来越多的人认识到这种现象实际上并不局限于这种生物体</p><p>它也可以在器官移植后在不同动物组织的接触区观察到</p><p>或 - 如图所示 - 两个融合植物之间2009年,Ralph Bock和Sandra Stegemann发现遗传信息存储在绿色叶绿体可以通过水平基因转移转移到另一种植物</p><p>他们的结果当时仅限于相同物种的植物之间的基因转移</p><p>在他们的新实验中,他们嫁接了与性不相容的烟草种Nicotiana benthamiana,草本植物和烟草(Nicotiana glauca),一种树木烟草,栽培烟草烟草(Nicotiana tabacum)它们为两种野生物种本塞姆氏菌和N glauca的核提供了编码对抗生素以及黄色荧光蛋白的抗性的基因</p><p>栽培烟草另一方面,叶绿体含有编码对另一种抗生素和绿色荧光蛋白的抗性的基因</p><p>两种植物成功融合后,移植部位被切除并在含有两种抗生素的生长培养基上培养抗生素阻碍细胞生长</p><p>分裂并导致细胞死亡;只有那些含有两种抗性基因的细胞才能存活和增殖由于实验的性质,它必须是来自N benthamiana或N glauca的细胞,它们从烟草中获得叶绿体或叶绿体基因组确实,新的植物长出来了切除的移植部位的一半,在显微镜下可以看到特有的绿色和黄色光芒“DNA分析的结果特别有趣,”该论文的第一作者Sandra Stegemann说</p><p> “我们从另外两个物种的烟草中发现了完全相同的叶绿体基因组版本”当线粒体,另一个具有单个基因组的细胞器被转移到物种屏障时,结果通常是供体和受体DNA的混合物“新的叶绿体保留了他们的全部遗传信息,并完全摧毁了旧的叶绿体</p><p>他们甚至被下一代遗传,“Stegemann进一步解释说现在科学家正试图找到叶绿体如何离开家园并找到一个问题的答案</p><p>居住的新地方他们是否通过连接邻近植物细胞的狭窄隧道中的等离子体迁移</p><p>或者酶是否局部去除细胞壁并允许少量细胞质和细胞器从一个细胞传递到另一个细胞</p><p> “截至目前,我们还不知道叶绿体是如何从一个细胞到另一个细胞的,”小组组长Ralph Bock说道</p><p>“但决定性的一点是它发生了,这一过程的发现为重要的进化过程提供了新的解释</p><p>并为植物育种者开辟了新的可能性“毕竟,叶绿体DNA对植物的适应性起着极大的作用,并且可以提供关键的优势来源:马克斯普朗克研究所图像:

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