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中国农业科学院深圳农业基因组研究所程时锋团队联合国际团队,在国际学术期刊《自然》发表重大科研成果,首次全面揭示了孟德尔豌豆七大遗传性状的基因密码,成功破解困扰学界百年的“孟德尔豌豆之谜”。

  记者26日从中国农业科学院获悉,该院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)程时锋团队联合英国约翰·英纳斯中心等国际团队,在国际学术期刊《自然》发表重大科研成果,该成果首次从分子层面全面揭示了孟德尔豌豆七大遗传性状的基因密码,成功破解了困扰学界长达百年的“孟德尔豌豆之谜”,为遗传学领域带来了突破性进展。

  1865年,被誉为“现代遗传学之父”的格雷戈尔·孟德尔选定的七对豌豆性状,包括种子形状、颜色、花色、花位、荚形、荚色和株高,成为遗传学研究的经典案例。然而,尽管遗传学已历经多年发展,直至21世纪初,仍有三对性状的分子机制未被完全揭示,这三大谜题一直困扰着学术界。

  2019年,程时锋在英国约翰·英纳斯中心种质库意外发现一批珍贵的百年豌豆样本,这激发了他重建“孟德尔豌豆园”的大胆设想。在接下来的五年里,研究团队收集了来自六大洲的约700份豌豆样本,并在深圳、哈尔滨等地进行种植观察。通过深入调查80余个农艺性状,团队最终成功锁定了控制剩余三对性状变异的四个关键基因。

  研究结果显示,孟德尔所观察的豌豆性状变异远比人们想象中更为复杂,涉及从单碱基突变到基因组大片段缺失,以及转座子插入和转录融合等多种自然界常见的遗传变异机制。例如,果荚颜色的变异竟是由一段100kb的基因组缺失导致叶绿素合酶基因异常表达所致,而非传统认知中的基因突变。而控制花位置的基因变异则与类受体激酶信号通路的失活有关,这引发了茎尖分生组织的畸变。此外,研究团队在解析花色性状时,还意外发现了一个“基因修复”的奇迹:一株本应开白花的豌豆,因内含子突变而意外恢复了花青素合成功能,重绽紫色花朵。

(文章来源:科技日报)