龙猫紫米是什么基因?
“龙猫”是2017年由日本爱知县立艺术大学育种部、名古屋城市动物园培育出的彩色杂交水稻新品种,因其具有高产量、抗病性和抗倒伏能力,受到日本农业界的广泛关注。“龙猫”在日语中意为“钻石猫”,颜色像钻石一样闪亮,有着紫色和红色米粒的“双色米”,它既是稻也是草,是真正的杂交品种——其遗传背景至今仍是一个谜。
不过可以肯定的是,这个杂交品种含有非人类基因组序列。那么这些序列来自哪里呢?最近日本研究人员在分析“龙猫”种子中的DNA图谱后找到了一些答案。 研究人员分析了“龙猫”及其祖先34个个体的68万个SNP(单核苷酸多态性)位点的DNA,发现了一个与彩色性状相关的突变集合,该集合包含59个基因座,其中37个基因首次被发现与水稻的彩色性状相关联。利用转录组测序技术进一步分析显示,参与染料合成途径的基因的表达量明显高于预期,而其他染色质调控因子的表达量则低于预期,这说明色素可能来源于叶绿体而非细胞核。 为验证这一猜想,研究人员利用基因编辑技术和转基因小鼠模型对小鼠的黑色素合成途径进行实验,结果表明,如果叶绿体内黑色素的生成被阻断,即使细胞核内的黑色素合成途径被诱导,也无法合成黑色素。叶绿体的黑色素合成可能是“龙猫”产生紫色的原因之一。 他们还发现了另一个可能与“龙猫”彩色性状关联的候选基因簇,该基因簇中含有与亮氨酸生物合成有关的基因。由于色氨酸和亮氨酸分别是烟碱酰胺及乙酰胆碱等神经递质的构成成分,因此有可能这些基因参与了植物信号传导过程。
除了揭示“龙猫”颜色的遗传原理外,这项研究所使用的SNP芯片还被证明是可应用于人类疾病的基因组研究。