从细长的长方体到近乎完美的球体,蔬菜的大小和形状几乎各不相同。但是,鱼种马铃薯和黄褐色马铃薯、罗马番茄和牛排有什么区别呢?乔治亚大学农业与环境科学学院的研究人员最近发现了控制我们喜爱的水果、蔬菜和谷物形状的遗传机制。
11月10日发表在《自然通讯》杂志上的一篇文章中,园艺学教授Esther van der Knaap和她在UGA的团队详细描述了一组由多种植物共有的遗传特征,这些特征被发现控制着每个植物的果实、叶子或种子形状。
van der Knaap说:“我们可以通过一种类似于我们描述西红柿的机制来解释许多水果和蔬菜的形状。”
“我们发现在西红柿中,果实中的植物细胞以柱状或排状分裂,这将决定它们的形状。我们还发现,这种机制可能在其他几种植物中也是相同的:甜瓜、黄瓜、马铃薯。我们甚至能够发现同样的机制控制着稻谷和叶子的形状。”
控制形状的遗传途径的发现对于植物育种者很重要,但是该信息对于更好地理解植物的进化和发展也是至关重要的。
作为一个国家科学基金会和美国农业部资助的项目的一部分,本文拓展了van der Knaap以前的工作以定位解释各种各样的番茄形状和大小的基因。
在这些研究中,她发现控制番茄形状和大小的基因序列是通过控制细胞分裂或细胞大小来实现的。许多基因序列都是代表性基因,每个基因都讲述了一个关于果实如何形成的小故事。这些基因中的一些在果实成熟的后期影响果实的大小和形状。其他基因更早影响形状和大小,甚至在开花前。
在这项研究中,通过研究其他蔬菜和水果的遗传机制和基因组,van der Knaap的团队能够在许多其他植物中定位相似的基因组。
马铃薯和西红柿是茄科植物中的一员,这些物种非常接近。这两个基因组中几乎所有的基因都是共线的。这通常意味着同一基因控制着两个物种的相关性状。控制番茄果实形状的基因也控制着马铃薯块茎的形状,因为该基因在基因组中的相同位置被发现。