植物雌雄，基因可辨

大多数人不知道的一点是，我们在超市里购买的黄瓜是纯粹的“女性”——它们由精心杂交培育的、只生产雌花的植株生长而来。长久以来，农民们都知道“女性”因素对于农作物成功的重要性：雌花比例越高，种子和果实的产量越大。最近，科学家揭示了植物性别决定的分子基础。

在《科学》上发表的一篇文章中，以色列巴伊兰大学生命科学院的Rafael Perl-Treves教授展示了编码“纯雄植物”（一种植物只产生雄花的状态）的基因。该基因促成一种关键植物酶的产生，其决定了一个早期萌芽状态的花将发育成全雄花还是全雌花。当这种酶被控制在极其细微的萌芽状态时，它就可能随意决定花的性别“身份”。

“大多数植物是雌雄同体的，这意味着它们的单花既有产生种子的雄性生殖器官，又有产生花粉的雌性生殖器官。”Perl-Treves说，“而我们的研究集中在少数植物种类上：占比10%的开花植物，其花只有雄花或只有雌性生殖结构。”

“研究表明，这类植物具有专门的性别决定策略，它们通过酶驱动机制抑制雄性器官、促进子房发育，从而产生雌花。”目前，Perl-Treves与来自法国、以色列的研究人员破译了介导黄瓜性别决定的分子机制。

“我们的工作重点是在产生完全雄花表型的纯雄体基因。这是个特殊的基因，因为它也控制雌花的产生。”他解释道，“之所以如此，是通过产生一种ACS11酶来实现的。这种酶可以限制天然植物激素——乙烯的生物合成。”

当ACS11活跃时，也就是乙烯在正确的位置上产生时，育出雌花；当一个突变致使ACS11被抑制，结果是在发育的花芽中具有较低水平的乙烯，则产生雄花。

研究人员尚未弄清乙烯抑制雄花出现的确切分子机制，但Perl-Treves表示，这个基因介导可能已经具备了重要的现实意义。

“乙烯生产可以被定量地修改，从而使正在发育的植物发生性别转换。”他说，甚至在分离出相关基因之前，研究人员便可通过使用经典的杂交育种技术和化学激素处理方法，来完成性别的微调。

他认为，“既然我们了解了这个基因在性别决定中起到的非常特异性的作用，那么就有可能使用直接的DNA‘诊断法’，来选择具有农业优势的植物。虽然这项研究主要涉及瓜类，但该方法理论上可以为提高其他作物生产力的策略奠定基础。”

这一发现也可以产生更高效、以遗传学为基础的杂交育种方法，用于商业种子生产。

Perl-Treves解释道：“现在我们知道了瓜类抑制雄性的机制，在未来的一段时间内，就可以通过基因工程手段，将其应用于非瓜类物种中。”

“我们未来的目标是，完全了解乙烯生物合成究竟是如何抑制雄花、让雌花出现的。”Perl-Treves表示，“这是一个关于植物繁殖的发育遗传学问题，在将来某一天可能会产生显著的生物技术资产。”

本文来源于：中国科学报/王方

欢迎关注中科紫鑫人事招聘相关信息：http://www.ngscn.com/index.php/Job/employ