控制单个基因可让植物生长更快

上海沪峰临床检测中心，2013-06-13

据报道，美国杜克大学基因科学与政策研究所（IGSP）的研究人员称，用单个基因改造多年生牧草，可使其根部更加坚韧，生长更快，这有利于生物燃料的制造。
　　
多年生牧草包括柳枝稷和芒草等。美国去年提出了在2012年以前从玉米、柳枝稷等可再生作物中提取燃料乙醇的计划。柳枝稷之前一直被认为是非常有前途的乙醇原料，因为它是多年生植物，而玉米需要每年再植。不过，大多数生物燃料作物需要等到种植两三年后收割，而且需要固定其根部，改进根部生长能大大减少收割时间。
　　
IGSP系统生物学研究中心的主任、生物学家菲利普·本菲尼做到了这一点。他们采用了一种基因组方法，旨在找出一些特定的基因——当细胞停止分裂并开始表现出其最终会变成成熟细胞的特征时，这些基因会变得活跃。最终，他们找到了一种名为UPB1的基因，进一步的研究显示，UPB1可控制过氧化物酶的基因表达。
　　
他们接着证明，过氧化物酶控制细胞繁殖区域和细胞延长区域（细胞分裂从此处开始）之间自由基的平衡。自由基是机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。
　　
当研究人员在实验中破坏植物根部UPB1的活性时，改变了自由基的平衡，使细胞延迟分裂并持续繁殖。最终，这些植物拥有了生长更快的根部、更多更大的细胞。而当人工增加UPB1的活性时，植物根部的生长变得缓慢。
　　
本菲尼表示，这意味着可通过操控单个基因来让植物长得更快；而且，UPB1的活动也与植物雌激素不相干。
　　
另外，从基因工程学的角度来说，通过去掉而不是增加一个基因来加强植物的生长更有吸引力。这也表明，植物并不会用尽全力地生长，因为它们必须在生长和繁殖之间作出取舍。新发现除了在生物燃料方面具有潜在用途外，还有望帮助科学家培植出更大、更强和能够从大气中吸收更多温室气体的植物。