达特茅斯学院 粮食作物芜菁中的重复基因由植物的生物钟调节，以帮助适应新的地区和气候变化
功劳:凯瑟琳·格林汉姆
根据达特茅斯学院的研究，一种受欢迎的粮食作物的生物钟控制着将近四分之三的基因
基因研究显示了作物如何利用对昼夜周期(即昼夜节律)的内部反应来调节生殖、光合作用和对压力条件的反应等过程
这项发表在《生命》杂志上的研究可以帮助研究人员锁定基因，当植物转移到新的地区或遇到不断变化的气候条件时，提高生长和抗逆能力
“当植物在新的地理区域种植时，它们必须选择能够在不同条件下生存的特征，”C说
罗伯逊·麦克伦是达特茅斯大学的生物学教授，也是这项研究的高级研究员
“许多这些特征都存在于生物钟基因中
" 和动物一样，植物也有生物钟，可以让它们适应可预测的变化，如昼夜周期或季节变化
虽然动物可以重新安置以适应这样的环境变化，但植物却被困在原地
为了生存，植物需要激活和失活基因来改变它们的生物功能
研究小组使用核糖核酸测序来确定受欢迎的作物芜菁的基因是如何被植物的内部计时机制控制的
最佳
菜豆包括芜菁、油籽、大白菜和叶菜等品种
在这项研究中，植物被暴露在温暖的白天和凉爽的夜晚的正常条件下
然后将它们从这种环境中移除，并在两天内取样，以揭示哪些基因对植物内部时钟的信号有反应
研究发现，在没有光和温度变化的情况下，超过16000个基因，约占植物所有基因的四分之三，受昼夜节律的调节
“我们惊讶地发现，如此多的基因受生物钟的调节
这强调了植物体内许多功能的生物钟控制的重要性，”麦克朗说
许多作物，如小麦、土豆和芸苔，其基因的完全互补已经增加了一倍或两倍
这导致研究人员质疑额外的基因对对植物的生物钟或生存过程如抗旱能力有什么影响
研究小组发现，额外的基因拷贝通常在一天中不同的时间从它们的基因对中活跃起来
此外，研究人员发现，通常一对重复基因中只有一个成员对干旱有反应
在这两种情况下，基因激活时间或干旱反应性的差异一定是在基因复制后发生的
这些发现导致了这样的结论:负责更敏感生物钟的相同基因复制也创造了更多的抗旱能力
明尼苏达大学植物和微生物生物学助理教授凯瑟琳·格林汉姆说:“在陆地植物的进化过程中，基因对的数量增加了。”她作为达特茅斯大学的博士后研究员参与了这项研究
“一组拷贝可以维持关键的生长过程，而其他拷贝可以自由进化出新的功能，研究人员可以利用这些功能来生产抗逆作物
" 识别导致植物对干旱条件有反应或无反应的基因对之间的差异，可以给研究人员提供一种帮助植物增强对气候变化的适应能力的方法
共同领导这项研究的北卡罗来纳州立大学博士后瑞安·萨托说:“在应对干旱时，时间对基因表达很重要。”
“这是帮助理解基本关系的第一步
对这一复杂系统的更全面的理解可能会导致开发出更能抵抗压力的作物
" 根据研究小组的说法，由于环境线索变得不那么可靠，调节植物生物学的昼夜节律很可能受到气候变化的影响
这使得植物更难适应和生存，但这也为研究人员寻找建立植物复原力的方法提供了线索
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