2002年4月5日

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水稻基因竟然比人的基因还多
水稻(籼稻)工作框架序列图八大发现

本报记者 陈娉舒

  在水稻基因组研究中,我国科学家惊奇地发现:水稻基因总数竟然是人类基因组基因数目的约两倍之多!

  此次由中国科学家合作完成的水稻(籼稻)基因工作框架图,是继人类基因组之后完成测定的最大的基因组,也是迄今测定的最大植物基因组。杨焕明博士等参与此次测序的众多科学家总结认为,除了技术上的创新外,此次的“水稻工作框架序列图”与人类、拟南芥等已经测定的基因组序列框架图进行比较,主要有八大发现———

  1、水稻基因数目多。通过对水稻基因组序列框架图的详尽分析,估计水稻基因组中基因总数在46022至55615之间,并基本确定了其中一万多个基因的功能。其基因总数几乎是人类基因组基因总数的两倍!美国华盛顿大学王刚博士说:“我们津津乐道于人类自己的基因组的优越时,却至少在基因数目上已输给了养活人类的水稻。”

  2、“基因家族”成员多。在进化过程中,水稻基因主要是通过基因加倍而使“基因家族”的成员增加,但每一“成员”的功能比较单一,而人类主要通过一个基因产生多个不同的“编辑”产物。打一个比方:人类的基因就好像一把多功能军刀,它可以让你用一个基因干很多不同的事;如果你没有多功能军刀,那你只能在口袋里带一大堆工具,就像水稻基因那样。

  3、基因头尾差别大。这种差异,增加了基因发现的难度。水稻基因组中的小基因难以发现,而人类基因组中难以发现的却是大基因。

  4、“垃圾”多在基因外。水稻、拟南芥与人类基因组都有很多不编码蛋白质的“垃圾”序列。水稻的这些“垃圾”多位于基因之外,而人类却在基因之内。因此,水稻基因的平均长度只有4500个碱基,而人类基因的平均长度长达72000个碱基。可是,中国科学家认定,这些“垃圾”里面肯定有“宝贝”。“杂种优势”的奥秘很可能就与这些“垃圾”中的“宝贝”有关。

  5、禾本植物差别大。同样是属于禾本科的水稻、小麦、高粱、玉米等是单子叶植物,拟南芥、大豆是双子叶植物。拟南芥已发现有25000个基因,其80%的基因在水稻基因组中都可找到;反之,水稻基因组中却只有不到一半的基因能在拟南芥基因组中找到,那些找不到的基因中相当一部分是新的基因。

  6、籼稻米更稻不一样。六分之一的籼稻和米更稻基因组不一样。而不一样的区域主要是多个备份的“移动因子”不同。

  7、水稻序列变异多。水稻相互间的差异近百分之一,而人类序列的相互差异为千分之一左右。这些序列差异为育种提供了非常重要的分子标记。

  8、“杂交优势”露端倪。籼稻和杂交水稻母本的序列,给杂交水稻的机制提供了新的启示:“杂交优势”很可能与基因组大小、组分、基因表达等都有关系。据对杂交水稻的基因的“表达谱”初步分析,在父本、母本及杂种后代存在很大不同。“杂交优势”极有可能和基因“表达谱”也有关系。

  (本报北京4月4日电)

 

我国科学家率先绘制出水稻基因图谱(图)

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