科學家揭示植物基因起源新機制

本報武漢9月9日電（記者王建宏、張鋭 通訊員劉欣然） 近日，華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室寧國貴教授團隊發現一個全新基因誕生的多步驟過程，以及該基因對植物表型的影響機制。相關成果日前發表於國際學術期刊《細胞》。

長期以來，科學界普遍認為，新基因是通過錯誤複製、融合或拆分已存在的基因而產生。然而，我國科學家經過研究發現，自然界中一個全新功能基因可以“從零開始”，經過多步驟產生。

寧國貴介紹，研究團隊以月季為模式資源，發現了一個全新的基因。研究證實，該基因可以顯著抑制月季花的關鍵芳香物質——丁香酚的合成。而這一新基因的誕生，是通過千百萬年多步驟“拼裝”而來。大約6300萬年前，同為薔薇亞科物種的樹莓裏驟然出現了一段無功能的“非編碼脱氧核糖核酸”。直至1600萬年前，隨着薔薇屬物種植物的演化，這些零散片段逐步演變為可編碼蛋白質的完整基因框架。而一個“跳躍基因”插入其啓動區，如同安裝了“能量電池”，促使該新基因增強表達，最終影響了薔薇屬植物花香。

研究團隊對38種涵蓋野生種、古老栽培種及現代栽培種的薔薇植物進行基因測序與香氣成分分析發現：該新基因普遍存在於進化程度較高或經人工選育的薔薇品種中。缺少該基因或其啓動區域未插入“跳躍基因”的植株，往往能釋放更濃郁的丁香酚香氣。這表明，新基因的有無及表達強度，是塑造薔薇屬植物多樣花香“性格”的核心因素之一。

據悉，該發現還為其他新基因的挖掘提供了新範式，具備廣闊的合成生物學應用潛力。