嘈杂的遗传图谱有助于揭示植物如何在生存竞争中对冲赌注

同卵双胞胎的父母会告诉你，即使他们有相同的基因，他们也永远不会完全相同。植物界也是如此。现在，剑桥大学的一项新研究有助于解释为什么在同一环境中生长的具有相同基因的“双胞胎”植物继续表现出自己独特的特征。

剑桥大学塞恩斯伯里实验室(SLCU)的植物科学家建立了一个基因表达图谱，以绘制基因相同植物的“嘈杂基因”。这项发表在今天《分子系统生物学》上的研究发现，其他类似植物中约9%的基因表达模式发生了巨大变化。有趣的是，许多这种高度可变(噪音最大)的基因帮助植物对环境做出反应，包括那些对光、温度、病原体和营养物质做出反应的基因。这种基因行为的改变可用于自然界中遗传相似的植物群体，以抵抗环境胁迫，如干旱、高盐度或极端温度。这意味着种群中总会有一些植物因为基因行为的改变(对冲赌注)而准备承受不同的压力。但是这种可也是一个问题，

这是首次测量植物基因表达的全局噪声水平。在线开放存取图谱(AraNoisy)将为世界各地的植物科学家提供资源，研究基因表达变异如何影响克隆群体中植物的生存和多样性。这一重要的垫脚石将有助于我们更好地理解植物如何在波动的环境中生存，最终我们可以进一步研究植物保护和未来的作物发展。

什么是基因表达？

只看单一植物或动物的完整遗传密码(称为基因组)还不足以完全理解个体特征。基因组相同的个体之间，基因表达的方式(基因表达)可能有显著差异。当一个基因的遗传密码被用来指导细胞中合成蛋白质或其他功能分子的一系列反应时，这个基因就被表达出来了。将一段脱氧核糖核酸复制成核糖核酸是序列的第一步，这被称为转录。在本研究中，基因表达中的“噪音”是指单个植物之间的核糖核酸的变异水平。测量基因表达的可揭示了哪些基因比其他基因更嘈杂。

SLCULOK集团的Sandra Cortijo博士正在研究如何调控基因表达，以及导致某些基因表达不可预测的原因。

为了研究这一点，科尔蒂霍博士承担了测量单一植物物种中基因表达的全球噪音水平的巨大任务。她利用基因相同的植物，在24小时内测量了所有个体的基因表达。

“对于我们的模型植物，我们使用了一种相对较小的野生芸苔属植物幼苗，叫做拟南芥，最常见的是杂草生长在路面的裂缝中，”Cortijo博士说。“我们在24小时内每两小时对单个幼苗的RNA进行测序，并分析了植物基因组中15646个单个基因的变异性。

“我们发现，24小时内至少有一个时间点，9%(1358个基因)有很大的遗传变异。我们发现，这些高度可变的基因分为两组，受昼夜周期的影响——夜间活动变化较多的基因或白天活动变化较多的基因。”

作为研究的一部分，科尔蒂霍博士还确定了可能增加基因表达可的因素。高度可变的基因往往更短，被更多的其他基因(转录因子)靶向，其特征是“封闭”的染色质环境(一种允许通过添加额外分子来改变基因表达的环境)，基因阅读过程(转录)，而实际上不会改变细胞的DNA)。

科尔蒂霍博士说：“这些结果揭示了转录变异对植物基因表达调控的影响，这可以作为进一步研究嘈杂基因如何与植物对环境的反应相关的基础。“植物是一个好系统。在研究基因如何受到环境变化的调控时，由于不能移动，必须不断感知和应对环境变化。基因表达的进化可以增加植物的鲁棒性。在不改变基因的情况下对抗不同的环境。

SLCU研究组组长James Locke博士表示，这些数据是进一步研究的重要新资源：“这是科学家研究具有相同基因的植物如何在波动环境中生存的重要资源，为未来遗传学和表观遗传学的研究提供了基础。因子调节个体基因的可。”

噪声的噪声基因图

AraNoisy是一种基于网络的工具，用于获取拟南芥在整个24小时昼夜周期内的个体间转录变异性。你可以在https://jlgroup.shinyapps.io/AraNoisy/.检查每个感兴趣基因的基因表达变异

标签：