擬回復現象

擬回復現象通過對模式植物擬南芥(Arabidopsisthaliana)的研究,Lolle發現擬南芥突變體能夠自我回復突變回到野生型,能夠遺傳“父輩染色體中沒有、但與祖父或更遠祖先的染色體中相同”的信息,這與孟德爾遺傳定律相牴觸。雖然該研究能夠與過去50年來最重大的科學成果相比較,但是Lolle卻為這一發現有可能在學術界引起的反響而擔憂。

基本介紹

  • 中文名:擬回復現象
  • 發現時期:對模式植物擬南芥的研究
  • 簡介:上世紀九十年代末
  • 現象:能夠自我回復突變回到野生型
介紹,結論,

介紹

擬回復現象上世紀九十年代末,Lolle當時還在哈佛大學任職,就與普渡大學的RobertPruitt合作研究植物角質層,即表皮在產生蠟層、水分調節及植株自我防禦中的作用。Lolle和Pruitt培育出各種擬南芥突變體,它們的突變基因與調節器官生長發育和融合有關。通過這種方法,他們可以觀察到與各個基因相關的表型特徵,尤其是表皮的特徵。
擬回復現象擬回復現象
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1998年,Lolle和Pruitt報導了具有融合生殖器官特徵的擬南芥突變體,並將該突變基因命名為HOTHEAD(HTH)。HTH基因的功能是使表皮產生蠟層,以防止水分損失,抗輻射及抗病原體,在植物與環境的相互作用中發揮著重要作用。HTH基因是控制後發育器官融合的基因家族中的一員。
同年,Lolle和Pruitt還報導了fiddlehead突變體,其生殖部分捲曲成一個緊密的卷,就像未展開的一種蕨類植物(fiddleheadfern)的葉。2003年,他們又發表了另外一篇論文,證實HTH基因與該生殖器官突變有關。Lolle解釋說,由於HTH基因突變,導致生殖器官融合成一個緊密的綠球,其突變植株不能自然繁殖,因而易於與野生型植株區別。
2000,Lolle離開哈佛大學後,到普渡大學繼續從事該項研究工作。具有二倍隱性基因型(hth)突變體植株的特徵是沒有花或外露的雄蕊,在實驗過程中,Pruitt和Lolle卻發現,
有些hothead突變體不具備以上特徵,它們並未出現生殖器官融合的現象,而是具有正常的花和葉,即具有與野生型植株表型相同的特徵。

結論

為檢驗他們所觀察到的異常現象,Pruitt和Lolle做了孟德爾經典實驗。結果令人大吃一驚:雙親中都含有hth等位基因的突變體植株,雜交培育出的F1子代突變體,卻含有野生型的等位基因並表現出野生型植株的形態特徵。Lolle回憶說,當時他們面面相覷,不知道結果是否正確。為排除這種回復突變的現象是由於較高頻率的隨機突變引發的可能性,他們檢測了三株回復突變體中編碼HTH基因的全部DNA序列。
為保證能觀察到“真實的”結果,他們在實驗設定中排除了遠緣雜交或花粉污染的可能性。發表在《自然》雜誌的論文,表明回復突變率(hothead突變植株回復突變成為非突變植株的比率)大約為10%。早在1992年,在發現hotheads之前,Lolle在美國俄勒岡州里德學院從事相關研究時,就觀察到了回復突變的現象。當時,她雖然發現了回復突變等位基因,知道存在這樣的事實,而且自己也能夠重複出這個實驗,並認為也許出現這個現象並非完全是由等位基因造成的,但是她又無法解釋造成這種不穩定性的原因,這個問題一直困擾著Lolle,直到後來與Pruitt開始合作,對各種突變體通過基因篩選,找到所有與融合有關的突變體,才發現了其中的聯繫。

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