谁动了植物的遗传基因

11月16日，在中国科学院遗传与发育生物学研究所，来自十多家科研院校的研究人员，参加了“973”计划项目“植物减数分裂过程中染色体相互作用的分子机理”年度总结汇报会。

“种瓜得瓜，种豆得豆。”这句谚语说明了生物的遗传特征，依靠其基因从父母向子女传递。

“世界上没有两片完全相同的叶子。”这句话说明生物的变异特征，在自然界的高等生物里，没有与父母长得一模一样的子女。

“973”计划项目“植物减数分裂过程中染色体相互作用的分子机理”（以下简称“9723”计划项目）首席科学家马红接受《中国科学报》记者采访时指出：“在高等生物的世界里，后代与上一代虽然有相似，但并不完全一样，这就是减数分裂作用的结果。”

奇妙的减数分裂

11月16日，中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）的报告厅，汇集了来自遗传发育所、复旦大学、中科院植物所、中科院上海生命科学研究院等十多家科研院校的科研人员，各自就所承担的“973”计划项目子课题作了2013年度的汇报和总结。

马红是复旦大学生命科学学院院长，负责“973”计划项目第三课题“同源染色体相互作用的调控网络”的研究任务，也是整个项目的首席科学家。

在中学的生物课本上，曾对减数分裂给出注释：性细胞分裂时，染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，染色体数目减半的一种特殊分裂方式。

马红还作了一个通俗的注释：减数分裂是产生精子和卵子的细胞分裂，如果没有减数分裂，就可能生出一模一样的后代，好像孙悟空会72变，能变出无数只相同的猴子。

进行有性生殖的生物，在产生有性生殖细胞的时候都要进行减数分裂。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制，同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。

马红举了一个例子，如果上一代物种有不良基因，在减数分裂繁殖的后代的过程中，新孕育的物种不断经历着大自然的选择性，最终只有优良的物种能生存下来。

不仅植物有减数分裂，动物也存在减数分裂。比如表现为智力障碍的唐氏综合征，在胎儿发育前期，细胞染色体在减数分裂时出现一条额外的21号染色体，发病原因仍不明确。

马红表示，生物界的减数分裂是一个自然过程，而我们现在需要做的是研究减数分裂发生的过程。

探究发生的机理

减数分裂是有性生殖的关键环节,减数分裂中的同源染色体（在二倍体生物细胞中，形态、结构基本相同的染色体）重组，是遗传多样性的基础与生物进化适应性的原动力。

减数分裂染色体相互作用是减数分裂的核心问题，其主要由同源染色体配对、联会与重组三个核心的分子细胞学因素决定。

马红带领的“973”计划项目团队主要针对同源染色体相互作用的分子机理及其调控网络这一科学问题，以拟南芥、水稻、玉米和小麦为材料，分四个子课题开展系统研究，为实现对植物减数分裂的调控，以及基于有性生殖与基因重组交换调控的作物遗传改良提供理论依据。

“拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的，水稻的基因研究模式在国内已经比较成熟，玉米的染色体比较大，小麦是多倍体作物。”马红对研究材料的选择作了解释。

来自遗传发育所的研究员韩方普、程祝宽分别负责第一课题“同源染色体识别和配对的分子机理”和第二课题“同源染色体联会与交换的分子机理”的研究，来自中科院植物所的研究员孔宏智负责第四课题“减数分裂共性和特性的分子基础”的研究。

每个参与项目的科研人员都分配了具体的研究目标，并且在前期积累了减数分裂的研究基础。“大家各有特长，各自的研究手段和材料对我们这个项目来说是有帮助的。”马红肯定了自己带领的这支团队。

马红指出，从2010年立项到2015年该项目结题的时候，可能我们尚且不能弄清楚减数分裂的所有机制，但会对植物减数分裂有一定的认识。

“自然科学的发展时常会有意外的发现，比如我们会设法发现减数分裂过程中的新基因、基因之间的相互作用、研究的过程中计划外的发现。”

学术交流应通俗

该“973”计划项目最终的目标是，建立染色体相互作用的分子细胞学图谱和相关研究方法；扩展和完善减数分裂时期特异的基因沉默技术体系；阐明20～30个减数分裂关键基因的主要生物学功能；建立植物减数分裂重要功能基因的调控网络和数据库等。

除了“973”计划项目的工作之外，研究人员均有各自领域的工作，比如，这个项目组有一些研究人员来自高校，还承担教学任务。

“高校老师应该能兼顾教学任务和科研工作，这两者本身并不冲突。”马红以自己作为例子，“因为行政工作的原因，我教学的时间越来越少，但我很怀念和学生一起交流的时光。”

老师只有把自己的科研工作弄清楚，才能给自己的学生讲明白，因此马红很珍惜现在不多的上课时间，这是对其科研工作的检验和认可。

如今，一些学术报告不仅外行听不懂，有时连同行理解起来都费劲，往往会去揣测是不是个人原因没听明白。“因为报告主讲人是从自己熟悉的领域展开讲述，实际上学术报告不仅要做到学术上的严谨，还应该是让更多人都听明白。”

马红有在美国植物生殖发育领域20年的研究经历，他为团队营造了一个宽泛的学术氛围，并与国际上本领域高水平的实验室建立合作关系。“无论从团队人员实力，还是我们现阶段的研究成果，我们的科研工作在国际上均具有领先性。”

“虽然我们的研究工作偏向基础领域，但希望我们的成果可以帮助育种专家培植新品种，提升产量。”马红说，“要实现这个目标还需要走很长的一段路。”