研究人員破解油棕突變之謎

人們對于從食物到生物燃料中使用的油的需求是如此旺盛，以至于油棕植物已經接管了全世界大面積的熱帶雨林。大約40年前，研究人員希望通過克隆產量最高的油棕（非洲油棕）以提高油產量從而減少對熱帶雨林的破壞。但是當這些所謂完全相同的樹木成熟后并沒有結出產油的果實。如今，研究人員認為他們已經找到了其中的原因。

并未參與該項研究的英國劍橋大學植物遺傳學家Jerzypaszkowski認為，新的發現將有助于油棕種植者清除不良的苗木，并再次克隆出一個可行的選擇。他說：“他們將避免在產果前多年種植那些一文不值的油棕樹?！?/p>

棕油大約占全球所有植物油交易的65%，并且對這一資源的需求正在持續增加?？茖W家一直嘗試控制由此帶來的對熱帶雨林的破壞。其中一項努力始于1974年，主要涉及克隆油棕植物。

研究人員從產油量最高的油棕樹的葉片上提取細胞，并在實驗室的培養皿中讓它們生長，最終產出克隆的籽苗。他們希望此舉能夠使每公頃油產量增加30%。然而時至今日，致力于種植克隆油棕樹的地區的增產量尚不足1%，這是緣于許多克隆油棕樹產下的果實大多發育畸形、呈鋸齒狀并有一個厚厚的外殼。這種“披著斗篷”的果實無法榨出多少油，從而變成了一個令人苦惱的難題。

這項新研究的共同作者、美國紐約州冷泉港實驗室植物遺傳學家Robert martienssen表示，由于異常出現在基因相同的克隆油棕樹中，“因此不可能責怪遺傳學方面的原因?！?/p>

30年來，雪蘭莪州馬來西亞棕櫚油董事會植物遺傳學家Ravigadevisambanthamurthi和她的同事一直在試圖搞清，為什么“完全相同”的樹卻結不出完全相同的好果實。大約10多年前，他們開始與martienssen及其他科學家合作，對油棕樹基因組進行了測序，并于2年前完成了相關研究。隨著基因組在手，研究人員能夠從一個更好的角度對“表觀基因組”進行評估，該基因組能夠對影響基因如何及何時工作的dna進行化學修飾。

Martienssen的研究團隊如今已經開發一種方式在擬南芥的基因組中對這樣的修飾—被稱為甲基化--進行評估。科學家經常利用能夠快速生長的擬南芥在實驗室中研究基礎的植物生物學問題。研究人員使用該技術對5個油棕樹品系、來自親代的采樣結果、一個正常的克隆品系以及每個品系中“披著斗篷”的克隆樹進行了分析。

盡管研究人員在每個品系的樣本中均發現了許多表觀基因組差異，但在所有畸形克隆基因組中有一點變化是相同的：它們在一個對于花的生長及發育非常重要的基因的非編碼區域喪失了甲基化。

Sambanthamurthi與Martienssen日前在《自然》雜志網絡版上報告了這一研究成果。

更進一步的研究表明，當失去甲基化后，基因的編碼區域將不再進行正確的轉譯，進而導致蛋白質反常?！鞍l現一個基因中的單一元素對所有克隆都起作用絕對令人驚訝。”Sambanthamurthi說，“這比在干草堆中找到一根針還讓人難以置信?！?/p>

研究人員如今已經開發出一種簡單的測試，似乎完全能夠在非常早期就清除掉壞克隆，甚至是在組織培養階段。Sambanthamurthi表示：“這一發現將極大增加對于克隆的信心?！?/p>

而其他植物研究人員對此也感到非常高興。并未參與該項研究的加利福尼亞大學洛杉磯分校植物遺傳學家Steven jacobsen指出：“這是一篇非常出色的論文，它對于農業具有重要意義?！?/p>

油棕樹屬常綠直立喬木，是世界上單位面積產量最高的一種木本油料植物。一般每公頃生產棕油3 000 kg左右，比花生產油量高五六倍，是大豆產油量的近10倍，因此有“世界油王”之稱。

（摘自《中國科學報》，2015-09-15，趙熙熙/文）