万家彩票_万家彩票平台|官网
做最好的网站
您的位置:万家彩票 > 生命科学 > 大米是世界上最重要的食用植物之一但没有性别

大米是世界上最重要的食用植物之一但没有性别

2020-01-11 07:59

在Dan Levitis和他的妻子失去两次怀孕之后,在生下他们的三个孩子之前,他被吸引去调查为什么怀孕失去如此普遍,以及其他生物是否面临他的家庭所做的同样的斗争。

研究人员对一种小而无性的、1800万年前的蠕虫进行了测序,该物种在无性繁殖的情况下存活了下来。

图片 1

图片 2

威斯康星大学麦迪逊分校植物学系的科学家Levitis心中有一个主要的嫌疑人:减数分裂,有机体用来产生精子和卵子进行有性生殖。他将减数分裂描述为一种错综复杂的细胞系舞蹈,一种混合​​染色体来重组基因的舞蹈。这种重新安排有助于创造与父母不同的后代,后代可能更适合在不断变化的世界中生存。

无性生存幸存者

与其他一些植物相比,大米只能繁殖性。但是研究人员现在改变了这一点:他们修改了水稻植物的遗传物质,使它们也可以无性繁殖。因此,可以使用幼苗,它们是母株的精确复制品。研究小组报告说,这些克隆在杂交种的育种和培育中特别有意义。该原则也适用于其他粮食作物。

据《史密森学会》杂志的官网报道,研究人员最近对一种半透明的小型蠕虫进行了DNA测序,发现1800多万年来它都未曾交配过,但依旧活得很好。通过融合自身的染色体,这种生物基本上可以自我克隆,同时保持遗传变异。

但是,减数分裂也是细胞经历的最复杂的过程之一,并且随着染色体的纠缠和解开,很多都会出错。Levitis认为这种复杂性可能会导致产生健康后代的问题。

这是研究团队首次对约1800万年前的一种微小无性繁殖的蠕虫进行测序。这项工作证实了这一物种是已知的最古老的无性动物物种之一。该研究也解释了这种蠕虫是如何“逃过”死亡的,在无性繁殖生物身上我们通常会看到进化的力量。

几十年来,杂交种的繁殖已成为农业中的常见做法:通过杂交不同的物种或亚种,可以出现具有特别有利特性的作物。例如,它们将更具生产力,更不易受疾病影响,或更能应对极端天气条件

这些特征在面对气候变化和不断增长的世界人口时变得越来越重要。问题在于,混合动力车在第二代经常会失去一些优良品质。罪魁祸首是生殖过程,其中某些所需的遗传特征有时会丢失。

母亲的克隆人

十亿年前地球上就演变出有性生殖。从遗传方面来看,许多动物从有性生殖上获得了巨大的益处。有性繁殖能够让自然选择和进化的速度加快。

在“皇家学会学报B”上发表的一项新研究中,Levitis和他的合作者报告说,减数分裂会对后代的生存能力造成严重影响。而不只是为了人类。从壁虎到大蒜和仙人掌到蟑螂的生物付出代价进行有性生殖。

简单地生成完美混合体的克隆是多么实用?对于一些植物,这确实有效。因为它们无性繁殖

这通过有丝分裂产生母体生物的有丝分裂拷贝。然而,重要的粮食作物如稻米,玉米和小麦不能进行这种繁殖。但那是为什么呢?为了找到答案,来自加州大学戴维斯分校的Imtiyaz Khanday在亚洲水稻Oryza sativa基因组中的科学家一直在寻找线索。他们发现:一种名为BBM1的基因在精子中的水稻中表达,但不在卵细胞中表达。具有讽刺意味的是,这种基因似乎在受精后的幼苗发育中起着至关重要的作用。

至少那是大自然的意图。但正如进一步调查显示的那样,这个问题可以解决。要允许在大米无性繁殖,研究人员利用基因刀具CRISPR / Cas9最初植物的减数分裂能力并列。在细胞的染色体的此细胞分裂过程被减半 - 在有性生殖,这补偿了通过一个父亲的合并和母核发生加倍。对于转基因植物,卵母细胞因此保留了它们的双重染色体组,并且仅由母体遗传物质组成。现在采取了决定性的步骤:研究小组修改了卵细胞,使其也表达了基因BBM1。所以我们有一个二倍体蛋,

还有玉米和Co

事实上,事实证明,由此产生的稻子后代保留了母本植物的所有特征。这证明大米可以转化为无性繁殖植物,该团队写道。将来,有必要进一步优化久经考验的过程。因为到目前为止,该程序仅在大约30%的案例中成功。如果科学家们取得成功,这可能是农业向前迈出的重要一步。特别是那些每年都买不起新杂交种子的较贫穷的农民,可以从他们自己的植物中榨取质量相当的后代。Khanday和他的同事强调,理论上这不仅适用于大米,也适用于玉米等其他作物。

DNA中常见的自然随机突变如果过度积累,可能会引发突变性崩溃,从而严重损害生物的健康以及持续生存能力。有性繁殖使基因易于融合,进而阻止随机突变逐步积累。

这项工作为妊娠丢失背后的基本生物学原因提供了更深层次的背景,并表明有性生殖的优势必须克服减数分裂所造成的严重限制。

图片来源youtube

许多无性生殖物种无法迅速适应这些突变,最终往往灭绝了。但不是所有无性物种都会遭遇这种命运。

“众所周知,对于人类而言,妊娠丢失的主要原因是减数分裂引起的染色体异常,”威斯康星大学麦迪逊分校植物学教授,该研究的另一位作者安妮普林格尔说。“但完全不清楚的是减数分裂是否是不仅在人类中,而且在任何地方发生的不可靠性的主要原因。”

“科学家们一直试图弄明白为什么一些动物在没有性行为的情况下能够存活数百万年,因为这种严格的长期禁欲在动物世界是非常罕见的。”纽约大学生物学教授、合着者大卫·惠奇(David Fitch)在一次新闻发布会上说道。“这一现象对理解进化遗传学意义重大,因为它与广泛接受的观点背道而驰即:“有性生殖是消除有害突变和适应环境变化的必要条件。”

纽约大学生物学家大卫惠奇在一份声明中说:生物学中有一个谜,很长时间都未解开:一些无性生物如何存活这么多代。惠奇在《当代生物学》杂志上发表的新研究记录了一个例外:名为Diploscapter pachys的蛔虫。

本文由万家彩票发布于生命科学,转载请注明出处:大米是世界上最重要的食用植物之一但没有性别

关键词: