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通过分析近200种玉米植株不同细胞的DNA，密歇根大学领导的研究揭示了一些见解，可以帮助种植者更好地使作物适应快速变化的环境。
通过分析近200种玉米植株不同细胞的DNA，密歇根大学领导的研究揭示了一些新见解，可以帮助种植者更好地使作物适应快速变化的环境。
由Alexandre Marand领导的这项新研究揭示了以前隐藏的关于不同细胞类型内基因活动的信息。这提供了必要的背景，有助于更好地理解一个谱系的分子生物学是如何与其容易看到的特征或表型联系起来的。这包括一些特征，比如一株植物有多少穗，这些穗长得有多大。
Marand是分子、细胞和发育生物学的助理教授，他说：“对我来说，真正值得注意的是，也许十年前，当这类研究刚开始出现时，我们只是试图将遗传变化与表型的变化联系起来。这项研究表明，实际上，大多数表型变异来自基因调控的变化：基因何时表达，在哪里表达以及表达多少。”
另一种看待这个问题的方式是，在中间阶段，我们对植物遗传学和植物特征的理解之间存在脱节。
科学家们在15年前首次对玉米的全基因组进行了测序，从那时起，他们已经开发出了发现样本之间遗传密码甚至细微差异的能力。但这些分子水平上的差异往往不能解释对农民最重要的大规模差异。
因此，研究人员开始怀疑，不同的细胞如何使用这些基因可能起着重要作用。虽然生物体中的每个细胞都共享相同的基因，但不同的细胞使用这些基因的方式不同。
Marand说，在过去五年左右的时间里，科学家在细胞背景下研究植物基因的能力真正起飞了。他的团队发表在《科学》杂志上的新研究是这一前景光明的趋势中最新的重要一步。
Marand说：“这真的是要把各个点联系起来。”几年前，Marand作为佐治亚大学的博士后学者开始了这项工作。现在它已经越过了终点线，这在很大程度上要归功于他在密歇根大学自己实验室的两位博士后：Luguang Jiang和Fabio Gomez-Cano。
“现在我们可以建立这些联系，我们可以梳理不同的细胞环境，我们可以开始把东西放在一起，以优化植物或优化我们感兴趣的一些特性，”Marand说。
他说，这有点像拥有一辆汽车，我们知道不同的部件是什么，它们是做什么的，但不知道它们是如何工作的。获得这些信息会让我们对整个汽车的工作有一个新的认识，就像玉米一样，并为提高其性能开辟了新的机会。
它还有助于更好地理解调整一个组件的操作如何影响系统中的其他组件。
“这确实有助于预测，”Marand说。“它让我们事先问，‘如果我们做出改变，它们是附加的还是协同的？’”会是1加1等于2吗？也可能是10或- 20。”
这项工作还有助于提供一个良好的开端，以了解在哪里等待着最佳的协同机会。玉米原产于地球上的热带地区，经过进化，现在甚至可以适应密歇根州更温和的气候。
通过研究这么多不同品种的玉米，这项新研究对进化变化有了很大的了解，有助于理解当种植者在他们的环境中选择表现最好的植物时，玉米是如何变化的。
Marand说：“我们发现，许多这些变化涉及到我们正在研究的调节序列的变化，它们对非常特定类型的细胞有独特的影响。”“我们可以利用这些信息继续改进植物，使玉米更能适应不同的气候。”
佐治亚大学和慕尼黑大学的研究人员也参与了这项研究，这项研究得到了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会和佐治亚大学研究办公室的支持。
The genetic architecture of cell type–specific cis regulation in maize
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