科技日?qǐng)?bào)訊 （記者趙漢斌）新基因是生物表型進(jìn)化和物種形成的動(dòng)力和源泉。記者近日從中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所獲悉，研究人員近期研究發(fā)現(xiàn)，基因融合是水稻及其近緣種新基因產(chǎn)生的重要機(jī)制，這意味著新基因研究取得了又一項(xiàng)重要進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在著名國(guó)際期刊《基因組生物學(xué)》上。

“由兩個(gè)或兩個(gè)以上基因形成的融合基因，不僅可以繞過漫長(zhǎng)而又低效的位點(diǎn)突變帶來的有害步驟，又可以通過序列重排而將遠(yuǎn)源相關(guān)或者不相關(guān)的功能結(jié)構(gòu)域進(jìn)行組合，極易產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)特征和新的功能，從而助推物種的適應(yīng)性演化。”論文通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員章成君介紹，基于此，由他領(lǐng)銜的專題攻關(guān)組自主開發(fā)了基于系統(tǒng)發(fā)育框架的動(dòng)態(tài)鑒定融合新基因的流程。

此次研究中，章成君、周艷麗等人利用我國(guó)最主要的糧食作物中稻屬的多個(gè)基因組數(shù)據(jù)，在最年輕的分支上選取了4個(gè)目標(biāo)物種，共鑒定到310個(gè)融合基因。其中粳稻、秈稻、非洲栽培稻和短舌野生稻分別含有80、62、67和43個(gè)物種特異的基因。通過基因組重測(cè)序分析，他們發(fā)現(xiàn)這些物種特異基因在群體中的固定頻率分別為31.8%、15.4%、21.5%和93.3%，這可能對(duì)物種的適應(yīng)性演化起著至關(guān)重要的作用。

研究人員進(jìn)一步以粳稻為例，分析發(fā)現(xiàn)約有三分之一的融合新基因與其母基因有相似的表達(dá)模式，約三分之一的融合新基因具有分化的新表達(dá)模式。用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9敲除實(shí)驗(yàn)表明，無論表達(dá)模式分化與否，融合基因都能介導(dǎo)表型效應(yīng)，從而影響物種的適應(yīng)性。

此項(xiàng)工作有望在大數(shù)據(jù)時(shí)代為融合基因的研究奠定方法和理論基礎(chǔ)，并對(duì)未來優(yōu)質(zhì)水稻育種產(chǎn)生重要影響。