植物基因组的魅力

作为一本基因组学杂志，基因组测序是我们的面包和黄油，我们已经在作物中进行了一些大规模的基因组测序研究。林增和同事看了开心果。他们对93个不同开心果品种和49个野生树种（包括一些来自不同开心果品种）的基因组进行了测序。通过比较这些基因组，他们能够将该物种的驯化日期定在大约8000年前，并且发现，也许不奇怪的是，农民选择了种子较大的树木。

王金宇和他的同事进行了类似的研究，比较大豆和玉米的驯化。对于每一种作物，作者比较了野生和栽培植物的基因组。有趣的是，驯化导致两种作物的基因组发生了相似的变化，一些信号优先出现在基因组中没有基因的区域。这两种作物也显示了暴露在太阳紫外线下引起突变的证据。

近年来，人们对CRISPR/Cas9系统操纵基因组的潜力感到非常兴奋。该系统允许研究人员在基因组中的特定位置进行切割。削减开支后，接下来会发生什么取决于研究人员的目标。切割可以用来灭活一个基因，也可以用另一个序列来改变基因的行为。我们最近发表的一些研究以有趣的方式在植物中使用了CRISPR/Cas9。

Devang Mehta和他的同事们正试图利用CRISPR/Cas9使木薯植株对木薯花叶病毒具有抗性，这种毁灭性的疾病会严重影响非洲和南亚10亿多人食用的作物的生产。他们设计木薯植株来表达CRISPR/Cas9，目的是切断病毒基因组内的序列，防止病毒在植株中繁殖。这与CRISPR/Cas9在细菌基因组的内源环境中所起的作用非常相似，并已被用于其他作物的抗病毒工程。然而，在这种情况下，作者们并没有成功，他们发现病毒迅速进化以逃避切割。这为今后在这方面的努力提供了思路。

Haroon Butt和他的同事们已经将CRISPR/Cas9作为一种在植物中突变特定蛋白质的方法的基础，具有改良作物的潜力。作为原理的证明，他们利用它来获得针对特定剪接蛋白SF3B1的水稻抗剪接抑制剂。这种蛋白质的天然抑制剂是由链霉菌细菌产生的，其他抑制剂也被用作除草剂。在该方法中，CRISPR/Cas9被用于在SF3B1基因的所有位点上进行切割，并且这些切割被修复，可能产生突变。然后植物在SF3B1抑制剂的存在下生长，那些生长的植物对这种抑制剂有明显的抗性。不同的植物有不同的抗性水平。该方法可应用于已知对特定选择压力作出反应的任何基因，因此有可能用于产生对干旱、传染病、高盐条件或影响植物生长的任何其他条件具有抗性的植物。

最后，我们有一个很好的分子生物学研究。在哺乳动物中，众所周知的是核层粘连蛋白，它形成一个篮状结构，使细胞核形成一个形状，把染色体系在细胞核的外围。系链序列富含转录沉默基因。在植物中，人们也知道转录沉默的基因定位在核外围，但这方面的细节研究远不如哺乳动物细胞。博虎和同事们对此进行了更详细的研究。他们表明，像哺乳动物一样，类层粘连蛋白是在细胞核边缘定位染色体所必需的，而DNA需要在特定的序列上甲基化才能发生这种情况。一种层粘连蛋白直接与DNA相互作用。

可悲的是，尽管植物如此迷人，但在植物中对性状的分子细节的研究不如在哺乳动物细胞中那么深入并不罕见，但越来越多的，像Hu一号这样的研究正在改变这一点。我们也越来越多地看到像Mehta和Butt这样的作物改良创新方法，以及越来越多的作物驯化历史研究，例如这里描述的Zeng和Wang文章。植物基因组学研究真的是百花齐放。