植物是如何摆脱它们父母的基因组包袱

微小的化学“表观遗传”修饰帮助植物控制它们的基因。植物幼苗每一代都会清除这些修饰，以获得新的基因组。CSHL的科学家们发现了一个基因，该基因负责重新植入对生存至关重要的有益修饰。在被称为转座子的可移动遗传元件上重新安装这些修饰可以解释开花植物的多样性。

　　

 

   

图片:植物必须保持被称为转座子的可移动遗传元素的控制;否则，幼苗发育不良。SUVH9是一种通过添加表观遗传修饰来抑制转座子的蛋白质。这些图片……

Parent/Martienssen lab, CSHL/2021

传递健康的基因组是创造有生存能力的后代的关键部分。但是，如果你的基因组中有有害的修改，而你又不想传递下去，会发生什么呢?植物幼苗已经进化出了一种方法，可以擦去旧的痕迹，只需要它们生长和发育所需的修改就可以重新安装。冷泉港实验室(CSHL)教授和HHMI研究员Rob Martienssen和他的合作者Jean-Sébastien父母和蒙大利埃研究所的科学家Daniel Grimanelli发现了一种负责重新安装修饰的植物基因组的基因。

一种植物的基因组修改——被称为表观遗传修改——有助于在正确的时间关闭基因。表观遗传变化随着年龄的增长而累积。Martienssen解释道:

“如果你想一棵树，花在发芽后的一百年，它们显然离最初的橡子很远，在这段时间里可能会发生大量的表观遗传变化。因此，这些对发育是重要的重置，这样你就不会继承这种表观遗传的附带损害。”

Martienssen的团队发现，在幼植物移除表观遗传修饰后，SUVH9蛋白质会将它们生存所需的修饰放回原处。没有SUVH9，植物发育不良，因为错误的基因在错误的时间启动。加拿大农业和农业食品部的一位研究科学家Parent说:

“我记得这一刻，我们好像在说，‘哇!这不是我们所期望的。这是一个标准模型中没有的演员的空缺，这是我们故事中最具创新性的部分。”

SUVH9蛋白质利用小的RNA片段寻找正确的位置重新安装有益的修饰，这些修饰位于被称为转座子的可移动遗传元件上。SUVH9蛋白给它们添加了表观遗传修饰，这确保了附近的基因在正确的时间被关闭。重新安装有益的修饰还可以阻止转座子在基因组中跳跃并破坏其他基因。

科学家们认为SUVH9蛋白促进了今天的植物多样性。通过阻止有害的转座子干扰基因，这种蛋白质允许不同的物种进化。家长说:

“有花植物最大的谜团之一是，它们是如何在进化历史上如此迅速地变得如此多样化并产生如此多不同物种的。而且，我们相信，我们正在接触分子机制的一部分，它允许这种灵活性。”

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