伊利诺伊大学香槟分校 水麻幼苗
信用:劳伦D
奎恩 科学家们越来越接近于在水麻和苋菜中找到雄性基因，这两种杂草是美国最麻烦的两种农业杂草
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找到这些基因可以为杂草找到新的“基因控制”方法，在许多地方，杂草不再对除草剂有反应
“如果我们知道哪些基因控制男性，我们可以让这些基因在群体中繁殖，那么在几代之后，该领域的每一株植物都将是男性，理论上，群体将会崩溃，”帕特·特兰内尔说，他是伊利诺伊大学作物科学系的教授和副教授，也是《新植物学家》一项研究的主要作者
Tranel和他的同事们之前已经鉴定了与男性基因组区域相关的分子标记
在对两个物种的男性基因组测序后，研究人员能够使用这些标记来锁定男性特定的区域
现在，他们在120到150个基因内找到了他们的目标
“我们相信，这120个左右的基因中，大多数可能什么也没做
“这只是基因组中积累的物质，”特兰内尔说
“如果让我猜的话，我会说他们中可能有10个人确实在做一些相关的事情
" 缩小这些杂草中与性别相关的基因可能对控制有实用价值，但这项研究也揭示了更普遍的雌雄异株现象
绝大多数动物是雌雄异株的，但在植物中很少见
90%以上的开花植物在同一个个体上有两个性器官，并且通常在同一朵花内
然而，水麻和苋菜是雌雄异株的
双生意味着植物不可能自花授粉；相反，雌性配子必须由另一种植物的雄性花粉受精
这对确保种群的遗传多样性是一件好事
这可能是水麻和苋菜如此成功地避开多种除草剂的有害影响的原因
到目前为止，水麻和苋菜已经进化出对除草剂的抗性，分别跨越了七种和八种作用模式
雌雄异株繁殖导致所有这些抗性性状在个体内混合和匹配
这种混合使得两种物种的种群结合了多种除草剂抗性，使得生产者几乎没有有效的除草剂选择
理解植物中罕见的双加环现象可以帮助科学家拼凑出性状是如何从双亲遗传的，并理解这种现象是如何演变的
与动物不同，在动物中，十二烷基被认为只进化过一次，科学家认为植物中的十二烷基进化过无数次
根据特兰的研究，它似乎是在水麻和苋菜中独立进化的，这两个物种关系非常密切
“我不准备说我们绝对知道它们是分开进化的，但是我们发现的所有信息都支持这个观点
“在这两个物种中，120-150个基因中只有两个彼此相似，”特兰内尔说
其中一个共享基因——花色素基因，通过启动开花来帮助植物对白天的长度做出反应
特兰尼尔还不知道它是否决定了花朵的性别，但他很好奇这两个物种都在男性特有的Y区出现了
“我们不确定，但也许这与雄性比雌性开花早有关
这对雄性来说可能是有利的，因为当第一批雌性变得容易接受时，它们就会脱落花粉
所以，如果事实上，帕尔默和水麻真的分别进化出了雌雄同体，但两人都获得了这种花色素基因以获得适应优势，那将是平行进化的一个很酷的例子
" 特兰希望进一步缩小两个物种中男性特有的Y区，以分离决定男性的基因
不能保证一旦这些基因被识别出来，就能开发出一种基因控制解决方案——特灵可能需要为此吸引行业合作伙伴——但拥有这样一种工具并不像以前那么遥远了
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