Nature发布表观遗传重要发现

　　营养繁殖是无性繁殖的一种形式，常用于商业化大规模生产园林植物和树，因为它能够实现高性能、基因相同个体的快速繁殖。然而对于某些物种，营养繁殖有着严苛的要求，需要技术先进的无菌培养来生成可以发育为苗木的克隆胚胎。而有一部分以这种方式繁殖的植物会因遗传变异或表观遗传改变显示出发育异常。

　　在9月9日的《自然》（Nature）杂志上的一篇研究论文，一个多国研究团队揭示在油棕榈（oil palm）中特异性丧失附着在一个特殊DNA区域上的甲基基团可导致一种培养诱导的表观遗传缺陷。

　　种植于东亚地区的高产油棕榈品种是通过组织培养技术，即利用叶子的特殊部分再生植物而进行繁殖。这种遗传相同的无性系油棕榈树被供应给种植园。然而，一些被称作为“mantled”油棕榈的植物会生长出异常的花朵，产油极少。然而小油棕榈需要数年的精心照顾才会开始结果，只有到那时才可以检测出异常。

　　由于棕榈油被广泛用作为家居用品、食品和化妆品，这种mantled缺陷是一种严重的经济问题。因此，研究人员对这一性状的遗传方式进行了深入研究。这种缺陷油棕榈并不遵循孟德尔遗传规律，表明这一缺陷并非由于基因突变所引起，而是基因表达表观遗传改变所致。不幸的是，确切描绘出表观遗传改变远比遗传损伤要难得多。

　　甲基化是一种非常常见的表观遗传机制。给指定基因或其邻近区域内的DNA双螺旋添加或是除去甲基团(CH3)，可导致该基因的表达增高、降低或甚至完全阻止基因表达。利用微阵列揭示几个具有重要商业价值的油棕榈无性系品种基因组内的甲基化，冷泉港实验室(CSHL) Robert A. Martienssen教授和同事们找到了一个基因组位点，在这一位点丧失甲基“标签”与一个mantled油棕榈相关基因相对应。

　　研究中探讨的这一油棕榈基因是金鱼草植物DEFICIENS基因的等同物。研究小组将油棕榈中的这一基因重新命名为MANTLED。这一基因帮助决定了性器官的命运，当其突变时可导致雄性（而非雌性）器官发育。在油棕榈MANTLED内有一个反转录转座子。它是在所有生命形式某些基因内潜伏无数基因组入侵物之一。这种最早是在水稻中发现的特殊入侵物被命名为karma。

　　Martienssen和同事们发现在mantled油棕榈中，karma反转录转座子的剪接位点丧失了存在于健康植物中的一种甲基标志。Karma定位在MANTLED的一个内含子中。当这一剪接位点处于非甲基化状态时，基因无法利用正常的外显子来剪接内含子，而是转而利用了karma。这一基因的RNA信息编码了一种突变蛋白，其导致植物生成无价值的果实。研究小组开玩笑地将这一缺陷基因信息称作坏karma。在正常发育、生成健康果实的油棕榈树种，karma剪接位点总是存在这一甲基标志，其生成了正确的、研究小组称之为好karma的基因信息。

　　研究小组尚不清楚当在培养物中无性繁殖油棕榈组织时为何会出现“坏karma”。 Martienssen怀疑，和植物组织与包含分生组织的干细胞分离有关。分生组织中还包含有一些小RNAs，可帮助将甲基标志和其他的表观遗传信号沿着双螺旋引导至适当位置。

　　Martienssen说，当前有一种廉价地测试方法用于妊娠期检测胎儿的一组疾病，利用与此相似的简单表观遗传测试将可以很容易地鉴别出坏karma，因而使得种植者可以在幼苗期剔除受损的无性系。这将节省数百万元，重要的是将提高产量，因为它将会促进健康的高价值的杂种无性系繁殖，由此减少种植者的经济压力。