大豆是重要的糧食作物，近日科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了賦予大豆重要抗性的三個(gè)相鄰基因。研究顯示，這些基因肩并肩排列在大豆染色體上，只有當(dāng)這種三基因結(jié)構(gòu)復(fù)制數(shù)次之后，大豆才會(huì)獲得抗性?！皬漠a(chǎn)量損失來(lái)看大豆胞囊線蟲(chóng)是最重要的大豆病害，年復(fù)一年這種病害在世界范圍內(nèi)造成了巨大的損失，”文章資深作者，威斯康辛大學(xué)植物病理學(xué)教授Andrew Bent說(shuō)?！艾F(xiàn)在世界人口已經(jīng)從六十億增加到將近九十億，而大豆是我們最重要的蛋白和食物來(lái)源之一?！?/SPAN>

對(duì)于大豆來(lái)說(shuō)線蟲(chóng)是一個(gè)很棘手的天敵，線蟲(chóng)能夠在土壤中生存多年，而針對(duì)線蟲(chóng)的殺蟲(chóng)劑毒性很高對(duì)環(huán)境的影響也很久。目前較好的辦法是種植基因組中含Rhg1的大豆來(lái)抵御胞囊線蟲(chóng)，這種大豆目前在世界上的種植面積已經(jīng)達(dá)到數(shù)百萬(wàn)英畝。

不過(guò)迄今為止，科學(xué)家對(duì)于Rhg1的作用原理還知之甚少。本期Science雜志上發(fā)表的這項(xiàng)研究顯示，Rhg1實(shí)際上含有三個(gè)基因，這些基因共同作用使大豆獲得抵御胞囊線蟲(chóng)的能力。而且一個(gè)拷貝的Rhg1還不足以使植物具有抗性，這種三基因結(jié)構(gòu)至少要10拷貝以上才能使大豆在線蟲(chóng)感染的環(huán)境中生長(zhǎng)良好。Rhg1能夠控制目前造成巨大損失的大豆病害，每年這一病害在美國(guó)造成的損失超過(guò)十億美元，這就使這項(xiàng)研究格外有意義?！霸谖⑸锖驼婢校鄠€(gè)相鄰基因共同控制同一性狀的現(xiàn)象很普遍，但這在多細(xì)胞高等生物中就很少見(jiàn)了，”Bent說(shuō)。

人們已經(jīng)不是第一次發(fā)現(xiàn)基因拷貝數(shù)影響性狀的現(xiàn)象了，這項(xiàng)研究再次證明是基因的多重拷貝賦予了基因?qū)嶋H效力。這次多拷貝現(xiàn)象涉及的不是單個(gè)基因而是三個(gè)基因序列，研究人員認(rèn)為這很罕見(jiàn)，并將其形容為“奇怪的結(jié)構(gòu)”。

這種結(jié)構(gòu)的詳細(xì)作用機(jī)理，還有待進(jìn)一步研究。研究人員指出，由于其中有兩個(gè)基因涉及在細(xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)化合物，“顯而易見(jiàn)，可能這三個(gè)基因使植物運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生了改變，”Bent說(shuō)，“不過(guò)我們還無(wú)法確定轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生改變的物質(zhì)，不能就此斷言植物是否產(chǎn)生了對(duì)線蟲(chóng)有害的物質(zhì)?！毖芯孔C據(jù)顯示，這種三基因結(jié)構(gòu)的拷貝數(shù)量使大豆得以抵抗線蟲(chóng)?；虿](méi)有突變，而是三個(gè)基因共同高表達(dá)賦予了大豆抗性。研究人員認(rèn)為基因產(chǎn)物增多是抗性產(chǎn)生的原因。這一發(fā)現(xiàn)將幫助大豆種植者們快速識(shí)別抗性植株，加速培育具有更強(qiáng)線蟲(chóng)抗性的大豆品種。人們漸漸發(fā)現(xiàn)拷貝數(shù)突變現(xiàn)象比預(yù)想的要要普遍得多，尤其是在植物中。Bent認(rèn)為一連串基因的拷貝數(shù)決定同一功能的現(xiàn)象可能也不是曇花一現(xiàn)的特例，“有沒(méi)有可能這只是冰山一角？是否還有大量這樣的現(xiàn)象存在，只是我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)？”