自然環(huán)境差異所形成的種內(nèi)變異，可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調(diào)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(xué)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(jìn)而大幅提高作物產(chǎn)量。但是，要達(dá)到這一目標(biāo)非常困難，因為C4途徑涉及生化、細(xì)胞生物學(xué)、葉片解剖結(jié)構(gòu)等諸多方面。使用正向遺傳學(xué)[1]的研究方法，不太容易獲取以上方面的機(jī)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(dá)豐度方面進(jìn)行了對比。
結(jié)果表明，相比于碳同化，與水分利用相關(guān)的性狀表現(xiàn)出更明顯的差異。因此，研究者認(rèn)為，這一物種在應(yīng)對環(huán)境壓力時，采用的方式是：改善其水力系統(tǒng)的適應(yīng)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(qiáng)調(diào)，由于這一物種可進(jìn)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(nèi)變異，可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調(diào)控研究。
[1]該方法的基本原則是通過物理或化學(xué)誘變的方式隨機(jī)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(gòu)建重組作圖群體，然后利用遺傳作圖的方法將目標(biāo)基因定位到一個較大的染色體區(qū)間，隨后在此區(qū)間內(nèi)利用突變位點(diǎn)和遺傳標(biāo)記之間的重組關(guān)系精細(xì)定位候選基因。為進(jìn)一步確認(rèn)該基因的功能，還需要鑒定該位點(diǎn)在突變體和野生型個體中基因型與表型的對應(yīng)關(guān)系，以及開展功能互補(bǔ)實驗和相關(guān)的分子作用研究（陸才瑞等，2015）