自然環(huán)境差異所形成的種內變異，可用于C4植物解剖學性狀的基因定位和調控研究
原文：Quantitative variation within a species for traits underpinning C4 photosynthesis
在線發(fā)表于2018年1月25日的bioRxiv
譯/ 賴挺&毅
利用生物工程學的方法，使C3植物如水稻或小麥，具備C4植物的光合作用特征，可顯著降低由光呼吸所造成的能量損失，進而大幅提高作物產(chǎn)量。但是，要達到這一目標非常困難，因為C4途徑涉及生化、細胞生物學、葉片解剖結構等諸多方面。使用正向遺傳學[1]的研究方法，不太容易獲取以上方面的機制信息。因此，研究者們采用了另外一種研究方法。他們發(fā)現(xiàn)，白花菜（Gynandropsis gynandra）這種C4植物，在非洲和亞洲都有分布。由于所處的自然環(huán)境不同，其光合作用特征呈現(xiàn)出自然差異。研究者對不同地區(qū)的這個物種在維管束鞘大小、葉脈密度、氣體交換參數(shù)（使用LI-6800，LI-COR，Lincoln，NE）、碳同位素分餾、以及C4循環(huán)核心酶的表達豐度方面進行了對比。
結果表明，相比于碳同化，與水分利用相關的性狀表現(xiàn)出更明顯的差異。因此，研究者認為，這一物種在應對環(huán)境壓力時，采用的方式是：改善其水力系統(tǒng)的適應性，提高其水分利用效率，而不是提升其光合碳固定能力。研究者強調，由于這一物種可進行雜交并產(chǎn)生可育后代，這種由自然環(huán)境差異所形成的種內變異，可用于C4植物解剖學性狀的基因定位和調控研究。
[1]該方法的基本原則是通過物理或化學誘變的方式隨機產(chǎn)生各類突變體，從中選擇感興趣的突變表型，通過雜交構建重組作圖群體，然后利用遺傳作圖的方法將目標基因定位到一個較大的染色體區(qū)間，隨后在此區(qū)間內利用突變位點和遺傳標記之間的重組關系精細定位候選基因。為進一步確認該基因的功能，還需要鑒定該位點在突變體和野生型個體中基因型與表型的對應關系，以及開展功能互補實驗和相關的分子作用研究（陸才瑞等，2015）