Science新发现改写遗传教科书

　　复杂的遗传性状并不仅是由DNA序列变化所决定。来自格罗宁根大学生物信息学中心的科学家们以及他们的法国同行，证实在植物中表观遗传标记也可以影响诸如开花时间和植株株型等性状。此外，这些标记以一种稳定的方式多代传递。他们的研究结果发表在2月6日的《科学》(Science)杂志上。

　　我们一直被灌输这样的理念：DNA是遗传的物质基础。我们的基因以4种众所周知的碱基: A、T、 C和G形式拼写出来，它们共同组成了遗传密码。遗传密码中单个碱基发生改变，就可以导致基因终止运作或无法正常运作。

　　数十年来人们已经知道，我们的基因功能还受到表观遗传标记的影响。例如，核苷酸胞嘧啶(遗传密码中的C)可以转变成甲基胞嘧啶。这种胞嘧啶甲基化是表观遗传标记的一种类型，其通常与基因活性抑制有关。

　　表观遗传

　　“哺乳动物每一代的表观遗传标记通常都会被重设，而在植物中则不会发生这样显著的重设。这为植物提供了表观遗传的机会：在某一代获得的表观遗传改变往往会稳定地传递给下一代，”研究的联合首席科学家、格罗宁根大学生物信息学中心助理教授Frank Johannes说。

　　Johannes的法国同事构建出了一些拟南芥纯系植株，尽管DNA序列几乎完全相同，这些纯系植株之间的表观遗传标记各异。研究人员发现这些植株显示出显著的形态差异，且这些差异向下一代传递。

　　复杂性状

　　在新研究中，Johannes和他的法国同事成功地将表观遗传标记变异与诸如拟南芥开花时间和植株株型等复杂形状联系起来。他们利用一些通常为遗传学家所采用的技术，找出了促成复杂性状的序列变异DNA区域。这些区域被称之为数量性状遗传位点(QLTs)。

　　突破

　　Johannes说：“我们利用相同的方法找到了促成植物某些性状、没有序列差异但带有不同表观遗传标记的DNA区域。这是第一次明确地证实表观遗传差异促成了植物遗传性状。这是一个重要的突破，因为它改变了我们思考遗传学的方式。甚至可能具有巨大的经济意义。”

　　商业利益

　　尽管这篇Science论文是建立在只跨越7代的遗传力基础上，拟南芥植株的其他结果表明一些表观遗传性状可以稳定遗传至少20代。Johannes说：“这样稳定的性状有可能引起植物育种者的兴趣。除了基因序列变异，表观遗传变异或许也促成了产生商业利益的性状。”

　　进化

　　表观遗传标记或许还独立于DNA序列影响了进化。Johannes说：“它们导致了自然选择可以施加作用的变异。例如，表观遗传变异引起的一些性状有可能独立地促成了物种的一些改变。尽管我们是利用纯系植株获得了这些研究发现，我们有证据表明在野生种群中我们也可以找到一些同样的表观遗传QTLs。这表明它并非是实验室假象，而是在自然中发挥作用。”

　　修改教科书

　　Johannes指出：“由于植物和哺乳动物之间的表观遗传存在差异，因此相似的过程是否在诸如人类等哺乳动物种群中发挥作用还有待商榷。但无论如何现在应该要对植物遗传学教科书进行修改。”