Nature解析基因组的水平转移

　　在自然界中，两种不同的植物偶尔会发生杂交。这可能会引发一些问题，因为父本和母本的遗传信息并不相配。不过这个问题很容易解决。 只要亲本植物将完整的遗传信息传递给下一代（而不是一半），这样染色体就能够在减数分裂中正确配对，减数分裂是生殖细胞的形成途径。在这种情况下，杂交形成的植物仍有繁殖能力，并形成了新的物种。这种被称为异源多倍化（allopolyploidy）的现象，在野生植物和农作物（例如小麦、油菜籽和棉花）中都很常见。

　　此前人们普遍认为，异源多倍化依赖于杂交和基因组加倍。日前，德国马普植物分子生理研究所的Ralph Bock领导研究团队，首次展示了一种无性的异源多倍化途径，并由此得到了新的植物品种。

　　Bock的研究团队使用的是嫁接法。在园艺和葡萄栽培领域，人们通过嫁接将两个品种的优点结合起来。举例来说，将对害虫敏感的高品质葡萄与抗性品种嫁接起来，能够有效防治葡萄根瘤蚜（一种祸害葡萄的著名害虫）。两种嫁接植物之间并不存在遗传学物质的重组，而是采用了一种被称为水平基因转移的策略。

　　“我们之前的工作证明，嫁接植物的接触区域存在着叶绿体基因的水平转移。现在我们想知道的是，嫁接过程是否涉及了细胞核遗传信息的转移，”Ralph Bock解释道。

　　研究人员将不同的抗生素抗性基因分别引入两种烟草（Nicotiana tabacum和Nicotiana glauca）的细胞核基因组，然后将两种烟草相互嫁接。在融合发生之后，研究人员切下两种烟草的接触区域，将其放到含有两种抗生素的培养基中，只有携带两种抗性基因的细胞才能够生存。令人惊讶的是，培养及中长出了许多双重抗性的苗木。

　　这种双重抗性是来自单个基因的转移，还是真个基因组的转移呢？研究人员对双重抗性植物进行了染色体计数。如果发生了完整基因组转移，那么新植物的染色体数应该是两个亲本染色体数之和。“N. glauca含有24个染色体，而N. tabacum 含有48个染色体，”Ralph Bock介绍道。“而我们在双重抗性植物中发现了72个染色体。”“我们通过无性途径得到了新的异源多倍体植物，”文章的第一作者Sandra Stegemann说。

　　研究人员将这种新植物放到温室中进行培养，它们很明显结合了两种亲本的特征。而且这种新植物比亲本生长得快得多，这是许多异源多倍体的特性。因为这种新植物能够持续有性繁殖下去，研究人员将其视为一个新的物种，命名为Nicotiana tabauca。

　　研究指出，在水平基因组转移的基础上进行嫁接和筛选，可以帮人们创造出更高产更优良的新作物。