DNA分子編碼遺傳指令，使得細(xì)胞能夠生成通常所需的成千上萬的蛋白。由A、T、C和G堿基構(gòu)成的線性序列，即所謂的編碼DNA決定了基因?qū)⒕幋a的特定蛋白質(zhì)。但許多生物體細(xì)胞中的DNA遠(yuǎn)多于編碼所有必要蛋白質(zhì)之所需。這種非編碼DNA看似無用，因而往往被稱作為“垃圾”DNA。然而回想一下，事實(shí)上過去我們確實(shí)并不了解這些看似不必要的DNA序列的功能。

現(xiàn)在我們知道，非編碼DNA具有一些除編碼蛋白質(zhì)之外的重要功能。許多的非編碼序列生成了關(guān)閉/開啟基因由此調(diào)控基因表達(dá)的RNA分子。另外一些包含增強(qiáng)子或是抑制元件。ENCODE（DNA元件百科全書）計(jì)劃近期的研究工作表明，很大比例的非編碼DNA（構(gòu)成約95%人類基因組）在基因調(diào)控中發(fā)揮功能。因此，斷定“垃圾”DNA沒有功能還為時(shí)過早——我們需要做的是弄清楚它到底是什么！

為了了解植物中這樣大量的非編碼DNA的重要性，加州大學(xué)伯克利分校的Diane Burgess和Michael Freeling鑒別了存在于各種植物物種，包括稻米、香蕉和可可中的許多保守非編碼DNA序列(CNSs)。DNA序列高度保守，意味著在各種生物體中它們完全相同或是幾乎一樣，有可能在一些基本生物學(xué)過程中發(fā)揮重要的功能。例如，編碼核糖體RNA的基因就高度保守。生物無法容忍這一關(guān)鍵分子的序列發(fā)生改變，因此在數(shù)百萬年的進(jìn)化過程中核糖體RNA序列變化不大。

為了鑒別出最具高度保守性的植物CNSs，Burgess和Freeling將模式生物擬南芥（十字花科）與耬斗草（columbine，毛茛科遠(yuǎn)親植物）的基因組進(jìn)行了對(duì)比。系統(tǒng)樹顯示了他們研究的雙子葉植物和單子葉植物之間的進(jìn)化關(guān)系。分支點(diǎn)代表了兩個(gè)物種從共同祖先處分歧的點(diǎn)。兩種植物在130多萬年前發(fā)生分歧，它們之間的共同序列有可能具有一些重要的功能。

他們?cè)谶@些親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種中發(fā)現(xiàn)了200多種共同的CNSs。此外，其中59種CNSs也被發(fā)現(xiàn)存在于進(jìn)化上更遙遠(yuǎn)的單子葉植物中，它們被命名為深CNSs。最終，他們證實(shí)其中有51種CNSs似乎存在于所有的開花植物中。

那么這些深CNSs的功能是什么呢？研究人員通過分析這些CNSs相關(guān)的基因類型獲得了一些線索。他們發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的深CNSs都與參與開花植物基本與普遍生物過程，如發(fā)育、激素響應(yīng)、基因表達(dá)調(diào)控的基因相關(guān)聯(lián)。而大多數(shù)的這些CNSs都與參與組織和器官發(fā)育、胚后期分化、開花和生殖結(jié)構(gòu)生成的基因有關(guān)聯(lián)。另外一些與激素和鹽反應(yīng)性基因或編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因有關(guān)。

此外，他們證實(shí)這些CNSs富集于一些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，表明其中一些非編碼DNA的功能是充當(dāng)了組織基因表達(dá)機(jī)器的支架。他們發(fā)現(xiàn)的一些結(jié)合位點(diǎn)已知在其他植物中是響應(yīng)生物和非生命壓力、光和激素的必需序列。此外，他們發(fā)現(xiàn)一些CNSs生成的RNAs具有廣闊的雙鏈區(qū)域。這些雙鏈區(qū)域已被證實(shí)與RNA的穩(wěn)定、降解以及基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。在最具高度保守性的59種CNSs中有12種CNSs，與之相關(guān)的基因編碼了與RNA互作的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。顯然，這些DNA序列并不只是“垃圾！”

由于Burgess和Freeling鑒別出了開花植物中最具高度保守性的非編碼DNA序列，未來科學(xué)家們將更清楚地了解側(cè)重對(duì)哪些基因區(qū)域開展功能研究。這些預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)是否確實(shí)結(jié)合了已知或是新的轉(zhuǎn)錄因子？CNSs是否組織或是調(diào)控了基因表達(dá)機(jī)器？一些CNSs是否編碼了調(diào)控植物中一些基本過程的RNAs？由于研究人員現(xiàn)在獲得了這組有可能在植物基本細(xì)胞過程中起重要作用的深CNSs，解答這些以及許多相關(guān)的問題將變得更加的容易。