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一個單基因的改變如何導致一種新品種的猴面花
發(fā)布時間：2025-12-07 19:15:04 來源：桑間濮上網 作者：綜合
含羞草屬植物的花色和形狀多種多樣。Credit: Yuan Mimulus Lab,基因 Pete Morenus/UConn
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by University of Connecticut）：猴面花發(fā)出各種各樣的顏色，從黃色到粉色到深紅色到橙色。改導致的猴但是變何大約五百萬年前，它們中的種新一些失去了黃色。在2月10日出版的品種《科學》雜志上，康涅狄格大學的面花植物學家解釋了丟棄黃色素的遺傳過程，以及對物種進化的個單影響。
猴面花以生長在其他植物不能生長的基因惡劣、富含礦物質的改導致的猴土壤中而聞名。它們的變何形狀和顏色也是出了名的多樣化。Monkeyflowers也提供了一個教科書般的種新例子，說明單基因的品種改變是如何創(chuàng)造出一個新物種的。在這種情況下，面花大約500萬年前，個單一種猴面花失去了花瓣中的黃色色素，但獲得了粉紅色，吸引了蜜蜂來授粉。后來，一個后代物種積累了一種名為YUP的基因突變，恢復了黃色色素，導致了紅色花朵的產生。這個物種不再吸引蜜蜂。相反，蜂鳥給它授粉，從基因上隔離了紅色的花，創(chuàng)造了一個新的物種。
康涅狄格大學植物學家袁和博士后研究員梅良(現任華南農業(yè)大學教授)與來自其他四個研究所的合作者，現在已經準確地展示了是哪個基因改變了，從而阻止了猴面花變黃。他們的研究發(fā)表在本周的《科學》雜志上，為新基因創(chuàng)造表型多樣性甚至新物種的理論增加了分量。
有問題的YUP基因是在猴面花基因組的一個位點(區(qū)域)發(fā)現的，該位點有三個新基因。這些新基因在這一組以外的物種中沒有發(fā)現。它們是來自猴面花基因組其他部分的其他基因的副本。特別是，YUP是一個與顏色無關的預先存在的基因的部分副本。
一個標準的遺傳學信念是，部分重復的基因調控著它們的來源基因；這些基因不太可能影響一個不相關的基因。梁決定無論如何都要研究這些基因到底在做什么，他反對袁的建議，因為他認為這是浪費時間。但梁的堅持得到了回報:她發(fā)現YUP基因實際上是針對植物類胡蘿卜素的主要調節(jié)者，這種色素使猴面花和其他植物變黃。YUP產生了許多抑制類胡蘿卜素基因的小RNA。很少有基因產生小RNA來影響對創(chuàng)造新物種很重要的性狀。
含羞草屬植物的花色和形狀多種多樣。Credit: Yuan Mimulus Lab, Pete Morenus/UConn
“這次經歷真的教會了我，不要用‘傳統(tǒng)智慧’來約束自己是多么重要，”袁說。YUP不僅調節(jié)一個與其完全無關的基因；袁說，同一位點的另外兩個基因也影響猴面花的顏色。
這三種基因的獨特性，只在少數密切相關的猴面花中發(fā)現，是新物種如何進化的重要線索。
“幾乎每一個物種都有獨特的基因，被稱為‘分類單元特異性’，因為它們只在一小群物種中發(fā)現。在很大程度上，我們不知道這些基因做什么，”袁說。這項研究表明，這些分類群特有的基因可能是新物種的關鍵。以前，許多遺傳學家和進化生物學家認為，是許多不同物種共有的共同基因的表達變化使它們區(qū)分開來，少數特殊基因不太可能是重要的。
“我們認為我們對進化的了解足以做出預測。但是現在我們意識到我們真的不知道。袁說:“進化就是如此不可預測。
他的實驗室現在正在研究猴面花的基因組如何在空間上控制色素的產生。例如，一些猴面花的上部花瓣完全是白色的，而下部花瓣是彩色的。袁和他的同事們想知道這種植物是如何只在花的特定部位抑制色素的。
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