研究揭示基因數(shù)目減少在植物適應(yīng)性進(jìn)化中的重要作用

一般認(rèn)為，基因數(shù)目的增加，例如基因重復(fù)或者形成全新基因，對(duì)于生物生存繁衍具有重要意義。然而，基因數(shù)目減少同樣也能產(chǎn)生重要的遺傳變異，進(jìn)而對(duì)生物的生存及繁衍產(chǎn)生積極的效果。這一事實(shí)在以往并未得到充分關(guān)注。而以“減少就是增加”（less is more）為代表的假說，則提出了基因的假基因化或丟失等基因數(shù)目減少事件與增加事件一樣重要。但是，這一假說的科學(xué)證據(jù)有待發(fā)掘，特別是假基因化在生物進(jìn)化中的實(shí)際作用及其意義仍不清楚。

中國(guó)科學(xué)院植物研究所郭亞龍研究組與中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員張勇、美國(guó)Salk研究所教授Wolfgang Busch合作，利用擬南芥的群體基因組數(shù)據(jù)，運(yùn)用群體遺傳學(xué)及數(shù)量遺傳學(xué)的方法，對(duì)“減少就是增加”假說進(jìn)行了驗(yàn)證。研究人員發(fā)現(xiàn)，假基因化對(duì)表型變異非常關(guān)鍵，1%的假基因化變異在群體里受到正選擇，表明假基因化與基因重復(fù)一樣，與適應(yīng)性進(jìn)化密切相關(guān)。在1000多個(gè)全球分布的擬南芥自然品系的基因組中，有34%的基因沒有發(fā)生假基因化突變，說明這些基因?qū)τ跀M南芥在自然條件下生存繁衍是不可缺少的，也說明在自然界里基因組里的必需基因（essential gene）的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)室里估計(jì)的必需基因數(shù)目。

該研究在全基因組水平上系統(tǒng)性地研究了植物假基因化的進(jìn)化規(guī)律及機(jī)制，表明基因功能缺失變異對(duì)植物進(jìn)化非常重要。該研究證實(shí)了“減少就是增加”假說，證明基因數(shù)目的減少與增加一樣都能對(duì)生物進(jìn)化產(chǎn)生巨大的影響。研究成果表明，基因數(shù)目的增加與減少只是相對(duì)的，進(jìn)化的核心是變異。

該成果3月18日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Plant Cell上。郭亞龍研究組博士研究生徐永超為**作者，郭亞龍為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院種子創(chuàng)新研究院和Salk研究所啟動(dòng)資金支持。