營(yíng)養(yǎng)繁殖是無(wú)性繁殖的一種形式，常用于商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)園林植物和樹，因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)高性能、基因相同個(gè)體的快速繁殖。然而對(duì)于某些物種，營(yíng)養(yǎng)繁殖有著嚴(yán)苛的要求，需要技術(shù)先進(jìn)的無(wú)菌培養(yǎng)來生成可以發(fā)育為苗木的克隆胚胎。而有一部分以這種方式繁殖的植物會(huì)因遺傳變異或表觀遺傳改變顯示出發(fā)育異常。

在9月9日的《自然》（Nature）雜志上的一篇研究論文，一個(gè)多國(guó)研究團(tuán)隊(duì)揭示在油棕櫚（oil palm）中特異性喪失附著在一個(gè)特殊DNA區(qū)域上的甲基基團(tuán)可導(dǎo)致一種培養(yǎng)誘導(dǎo)的表觀遺傳缺陷。

種植于東亞地區(qū)的高產(chǎn)油棕櫚品種是通過組織培養(yǎng)技術(shù)，即利用葉子的特殊部分再生植物而進(jìn)行繁殖。這種遺傳相同的無(wú)性系油棕櫚樹被供應(yīng)給種植園。然而，一些被稱作為“mantled”油棕櫚的植物會(huì)生長(zhǎng)出異常的花朵，產(chǎn)油極少。然而小油棕櫚需要數(shù)年的精心照顧才會(huì)開始結(jié)果，只有到那時(shí)才可以檢測(cè)出異常。

由于棕櫚油被廣泛用作為家居用品、食品和化妝品，這種mantled缺陷是一種嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)問題。因此，研究人員對(duì)這一性狀的遺傳方式進(jìn)行了深入研究。這種缺陷油棕櫚并不遵循孟德爾遺傳規(guī)律，表明這一缺陷并非由于基因突變所引起，而是基因表達(dá)表觀遺傳改變所致。不幸的是，確切描繪出表觀遺傳改變遠(yuǎn)比遺傳損傷要難得多。

甲基化是一種非常常見的表觀遺傳機(jī)制。給指定基因或其鄰近區(qū)域內(nèi)的DNA雙螺旋添加或是除去甲基團(tuán)(CH3)，可導(dǎo)致該基因的表達(dá)增高、降低或甚至完全阻止基因表達(dá)。利用微陣列揭示幾個(gè)具有重要商業(yè)價(jià)值的油棕櫚無(wú)性系品種基因組內(nèi)的甲基化，冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL) Robert A. Martienssen教授和同事們找到了一個(gè)基因組位點(diǎn)，在這一位點(diǎn)喪失甲基“標(biāo)簽”與一個(gè)mantled油棕櫚相關(guān)基因相對(duì)應(yīng)。

研究中探討的這一油棕櫚基因是金魚草植物DEFICIENS基因的等同物。研究小組將油棕櫚中的這一基因重新命名為MANTLED。這一基因幫助決定了性器官的命運(yùn)，當(dāng)其突變時(shí)可導(dǎo)致雄性（而非雌性）器官發(fā)育。在油棕櫚MANTLED內(nèi)有一個(gè)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。它是在所有生命形式某些基因內(nèi)潛伏無(wú)數(shù)基因組入侵物之一。這種最早是在水稻中發(fā)現(xiàn)的特殊入侵物被命名為karma。

Martienssen和同事們發(fā)現(xiàn)在mantled油棕櫚中，karma反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的剪接位點(diǎn)喪失了存在于健康植物中的一種甲基標(biāo)志。Karma定位在MANTLED的一個(gè)內(nèi)含子中。當(dāng)這一剪接位點(diǎn)處于非甲基化狀態(tài)時(shí)，基因無(wú)法利用正常的外顯子來剪接內(nèi)含子，而是轉(zhuǎn)而利用了karma。這一基因的RNA信息編碼了一種突變蛋白，其導(dǎo)致植物生成無(wú)價(jià)值的果實(shí)。研究小組開玩笑地將這一缺陷基因信息稱作壞karma。在正常發(fā)育、生成健康果實(shí)的油棕櫚樹種，karma剪接位點(diǎn)總是存在這一甲基標(biāo)志，其生成了正確的、研究小組稱之為好karma的基因信息。

研究小組尚不清楚當(dāng)在培養(yǎng)物中無(wú)性繁殖油棕櫚組織時(shí)為何會(huì)出現(xiàn)“壞karma”。 Martienssen懷疑，和植物組織與包含分生組織的干細(xì)胞分離有關(guān)。分生組織中還包含有一些小RNAs，可幫助將甲基標(biāo)志和其他的表觀遺傳信號(hào)沿著雙螺旋引導(dǎo)至適當(dāng)位置。

Martienssen說，當(dāng)前有一種廉價(jià)地測(cè)試方法用于妊娠期檢測(cè)胎兒的一組疾病，利用與此相似的簡(jiǎn)單表觀遺傳測(cè)試將可以很容易地鑒別出壞karma，因而使得種植者可以在幼苗期剔除受損的無(wú)性系。這將節(jié)省數(shù)百萬(wàn)元，重要的是將提高產(chǎn)量，因?yàn)樗鼘?huì)促進(jìn)健康的高價(jià)值的雜種無(wú)性系繁殖，由此減少種植者的經(jīng)濟(jì)壓力。