浮萍遺傳訊息與生長控制之聯結以開發下一代農作物
2021/05/18 @國際
摘要
研究人員發現小型水生植物可深入探究遺傳訊息設計原理，得以幫助科學家了解植物如何在生長與其他功能做出取捨，如防禦天敵、紮根等，其對於植物特定功能的優化具有重要意義，從而開發特殊農作物，如增加碳儲存的含量，以協助因應氣候變遷，該研究發表於「Genome Research」。
示意圖
浮萍生長於除南極洲外的淡水中，其如同針頭般微小，且外觀像綠色的漂浮種子，浮萍沒有根部構造，只有一個融合的莖葉結構，稱葉狀，另外，浮萍為無性繁殖如同酵母，母株長出的芽即為子代。此外，一些專家發現浮萍僅需短短一天就可成為養活地球人口所需的重要蛋白質來源，尤其在東南亞部分地區具有水雞蛋之稱。雖然浮萍是已知生長速度最快的植物，但是該遺傳訊息對於科學家們仍是一個謎。
現今，基因組定序技術已相當先進，研究人員得以從中找尋這種植物獨特的原因，並發掘植物生理的基礎原理。為了了解影響浮萍生長快速的遺傳訊息為何，研究人員透過光/暗週期來分析植物基因在不同時段下的活躍狀態，結果發現浮萍與其他植物相比，其受光/暗週期調控的基因組數量只有約13%，而其他植物的基因表達量高達約40%，表示浮萍較不受光線影響，進而能夠達到生長快速的優點。此外，研究人員也發現浮萍缺少了許多保守基因，即不具有其他影響重要生理元素的相關基因，如與防禦機制有關的萜烯生物合成及根部生長等，其說明浮萍幾乎已演變成只專注於生長的植物。
研究員表示浮萍基因組的數據提供了重要的植物生理資訊，並有望成為一種新的實驗模式，藉由了解基因如何促進不同的生物活性以探討植物行為，如優化植物行為以開發出新品種。另外，其也增加了當前的植物基本學知識，為農業提供了新潛力，如開發出更能從大氣中儲存碳的植物，使植物可應對氣候變遷的威脅。因此，研究人員未來將更進一步利用遺傳訊息簡化的植物來探討控制植物生長等各種生理作用，得以更加了解植物發育的遺傳架構。 【延伸閱讀】化學家開發出促使植物生長之有機活性物質
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