中國科學家用大數據探尋植物基因「好」「壞」背後的奧秘

科技日報訊，為什麼白菜有卷心不卷心之分，顏色也有黃綠藍白多種，但同屬十字花科的擬南芥，全世界的卻都長一個樣？4月18日，科技日報記者從江蘇省農業科學院獲悉，該院杜建廠研究團隊發現，基因性質在很大程度上取決於選擇方式，白菜的多樣性可能是因為正選擇作用基因較多。

根據自然選擇方式的不同，基因一般可分為兩種類型，一種是受正選擇作用的基因，即「好」基因，這種基因在突變時能使機體朝著有利於自身生存的方向發展；另一種是受負選擇作用的基因，即「壞」基因，這種基因「可能會致死，突變之後個體沒辦法存活」。科學家認為，正選擇是生物進化的主要動力，但在生物體內，具有正選擇作用的基因很少，只佔1/10左右。

目前，這兩類基因在進化速率、結構特徵和表達模式上的差異以及差異背後的內在機制一直缺乏系統的研究。杜建廠團隊運用大數據等生物信息學方法，系統研究了白菜和甘藍共有的2萬多個基因的基因特性。結果顯示，與負選擇基因相比，正選擇基因具有較高的非同義替換速率、較低的同義替換速率、較短的基因長度、較少的外顯子數量、較強的功能特異性、較低的表達量，以及較高的組織表達特異性。

科研人員對擬南芥也作了相關研究，並得到了基本一致的結論。這表明，在芸薹屬植物基因組中，基因性質在很大程度上決定於選擇方式。這項研究不僅豐富和完善了有關基因分子進化的理論，還鑒定出一批有關含油量、開花、抗病、硫代葡萄糖苷等方面的基因，為芸薹屬作物的分子育種和品種改良提供了基因資源和理論依據。近日，該成果已發表在植物學領域知名刊物《植物雜誌》上。

（原標題：基因「好」「壞」，大數據說了算）

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