Science新發現改寫遺傳教科書

　　復雜的遺傳性狀并不僅是由DNA序列變化所決定。來自格羅寧根大學生物信息學中心的科學家們以及他們的法國同行，證實在植物中表觀遺傳標記也可以影響諸如開花時間和植株株型等性狀。此外，這些標記以一種穩定的方式多代傳遞。他們的研究結果發表在2月6日的《科學》(Science)雜志上。

　　我們一直被灌輸這樣的理念：DNA是遺傳的物質基礎。我們的基因以4種眾所周知的堿基: A、T、 C和G形式拼寫出來，它們共同組成了遺傳密碼。遺傳密碼中單個堿基發生改變，就可以導致基因終止運作或無法正常運作。

　　數十年來人們已經知道，我們的基因功能還受到表觀遺傳標記的影響。例如，核苷酸胞嘧啶(遺傳密碼中的C)可以轉變成甲基胞嘧啶。這種胞嘧啶甲基化是表觀遺傳標記的一種類型，其通常與基因活性抑制有關。

　　表觀遺傳

　　“哺乳動物每一代的表觀遺傳標記通常都會被重設，而在植物中則不會發生這樣顯著的重設。這為植物提供了表觀遺傳的機會：在某一代獲得的表觀遺傳改變往往會穩定地傳遞給下一代，”研究的聯合首席科學家、格羅寧根大學生物信息學中心助理教授Frank Johannes說。

　　Johannes的法國同事構建出了一些擬南芥純系植株，盡管DNA序列幾乎完全相同，這些純系植株之間的表觀遺傳標記各異。研究人員發現這些植株顯示出顯著的形態差異，且這些差異向下一代傳遞。

　　復雜性狀

　　在新研究中，Johannes和他的法國同事成功地將表觀遺傳標記變異與諸如擬南芥開花時間和植株株型等復雜形狀聯系起來。他們利用一些通常為遺傳學家所采用的技術，找出了促成復雜性狀的序列變異DNA區域。這些區域被稱之為數量性狀遺傳位點(QLTs)。

　　突破

　　Johannes說：“我們利用相同的方法找到了促成植物某些性狀、沒有序列差異但帶有不同表觀遺傳標記的DNA區域。這是第一次明確地證實表觀遺傳差異促成了植物遺傳性狀。這是一個重要的突破，因為它改變了我們思考遺傳學的方式。甚至可能具有巨大的經濟意義。”

　　商業利益

　　盡管這篇Science論文是建立在只跨越7代的遺傳力基礎上，擬南芥植株的其他結果表明一些表觀遺傳性狀可以穩定遺傳至少20代。Johannes說：“這樣穩定的性狀有可能引起植物育種者的興趣。除了基因序列變異，表觀遺傳變異或許也促成了產生商業利益的性狀。”

　　進化

　　表觀遺傳標記或許還獨立于DNA序列影響了進化。Johannes說：“它們導致了自然選擇可以施加作用的變異。例如，表觀遺傳變異引起的一些性狀有可能獨立地促成了物種的一些改變。盡管我們是利用純系植株獲得了這些研究發現，我們有證據表明在野生種群中我們也可以找到一些同樣的表觀遺傳QTLs。這表明它并非是實驗室假象，而是在自然中發揮作用。”

　　修改教科書

　　Johannes指出：“由于植物和哺乳動物之間的表觀遺傳存在差異，因此相似的過程是否在諸如人類等哺乳動物種群中發揮作用還有待商榷。但無論如何現在應該要對植物遺傳學教科書進行修改。”