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      抗旱植物基因可以加速用水有效作物的進化
      
			
      
				2018-12-17 11:59:36
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      美國能源部橡樹嶺國家實驗室的科學(xué)家已經(jīng)確定了一組共同??的基因，這些基因使不同的抗旱植物能夠在半干旱條件下生存，這些基因可以在生物工程中發(fā)揮重要作用，并創(chuàng)造出能夠耐受缺水的能源作物。 植物在干旱地區(qū)茁壯成長，通過保持其氣孔或毛孔在白天關(guān)閉以節(jié)約用水并在夜間開放以收集二氧化碳。這種形式的光合作用被稱為景天酸代謝或CAM，已經(jīng)發(fā)展了數(shù)百萬年，在諸如Kalanchoë，蘭花和菠蘿等植物中建立了節(jié)水特性。“CAM是一種提高植物水分利用效率的成熟機制，”ORNL的合著者Xiaohan Yang說。“當(dāng)我們揭示構(gòu)成CAM光合作用的構(gòu)建模塊時，我們將能夠生物工程化水稻，小麥，大豆和楊樹等水分作物的代謝過程，以加速其對水資源有限環(huán)境的適應(yīng)。”
      

      抗旱植物基因可以加速用水有效作物的進化
      

      科學(xué)家正在研究各種抗旱植物，以揭開CAM光合作用的神秘面紗。對于這項工作，ORNL領(lǐng)導(dǎo)的團隊對Kalanchoëfenttschenkoi的基因組進行了測序，這是一種新興的CAM基因組學(xué)研究模型，因為它的基因組相對較小，并且對基因修飾具有適應(yīng)性。
      

      調(diào)查隊調(diào)查和比較的基因組K. fedtschenkoi，桃紅蝴蝶蘭(蘭花)和菠蘿(菠蘿)，使用橡樹嶺國家實驗室的超級計算機泰坦。“人們普遍認(rèn)為，一些不相關(guān)的植物在相似的環(huán)境條件下表現(xiàn)出相似的特征，這一過程被稱為趨同進化，”楊說。
      

      他們確定了60種在CAM物種中表現(xiàn)出趨同進化的基因，包括54種基因的會聚白天和夜間基因表達變化，以及6種基因的蛋白質(zhì)序列收斂。特別是，該團隊發(fā)現(xiàn)了磷酸烯醇丙酮酸羧化酶或PEPC的新變體。PEPC是一種重要的“工人”酶，負責(zé)將二氧化碳夜間固定在蘋果酸中。然后在白天將蘋果酸轉(zhuǎn)化為二氧化碳用于光合作用。“基因表達和蛋白質(zhì)序列的這些趨同變化可以引入依賴傳統(tǒng)光合作用的植物中，加速它們的進化，從而提高水的利用效率，”楊說。該團隊在Nature Communications上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
      
			

			
        
      
			
      
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