中国科学家用大数据探寻植物基因背后奥秘

　　为什么白菜有卷心不卷心之分，颜色也有黄绿蓝白多种，但同属十字花科的拟南芥，全世界的却都长一个样？4月18日，记者从江苏省农业科学院获悉，该院杜建厂研究团队发现，基因性质在很大程度上取决于选择方式，白菜的多样性可能是因为正选择作用基因较多。

　　根据自然选择方式的不同，基因一般可分为两种类型，一种是受正选择作用的基因，即“好”基因，这种基因在突变时能使机体朝着有利于自身生存的方向发展；另一种是受负选择作用的基因，即“坏”基因，这种基因“可能会致死，突变之后个体没办法存活”。科学家认为，正选择是生物进化的主要动力，但在生物体内，具有正选择作用的基因很少，只占1/10左右。

　　目前，这两类基因在进化速率、结构特征和表达模式上的差异以及差异背后的内在机制一直缺乏系统的研究。杜建厂团队运用大数据等生物信息学方法，系统研究了白菜和甘蓝共有的2万多个基因的基因特性。结果显示，与负选择基因相比，正选择基因具有较高的非同义替换速率、较低的同义替换速率、较短的基因长度、较少的外显子数量、较强的功能特异性、较低的表达量，以及较高的组织表达特异性。

　　科研人员对拟南芥也作了相关研究，并得到了基本一致的结论。这表明，在芸薹属植物基因组中，基因性质在很大程度上决定于选择方式。这项研究不仅丰富和完善了有关基因分子进化的理论，还鉴定出一批有关含油量、开花、抗病、硫代葡萄糖苷等方面的基因，为芸薹属作物的分子育种和品种改良提供了基因资源和理论依据。近日，该成果已发表在植物学领域知名刊物《植物杂志》上。