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瑞典農(nóng)學(xué)院、奧勒岡州大學(xué)及兩所研究院的科學(xué)家們近日發(fā)現(xiàn)了控制秋天樹(shù)木停止生長(zhǎng)并進(jìn)入休眠狀態(tài)的基因和樹(shù)木開(kāi)花及種子形成過(guò)程中的分子機(jī)理。在樹(shù)木生長(zhǎng)的基本遺傳學(xué)研究領(lǐng)域邁出了重要一步。研究成果發(fā)表在著名雜志《自然》上。

　　通過(guò)對(duì)調(diào)控植物開(kāi)花結(jié)果等生理過(guò)程基因的研究，有可能運(yùn)用基因工程的方法將那些種子形成前生長(zhǎng)緩慢的樹(shù)木改造成易開(kāi)花、繁殖快的樹(shù)種。種子形成前樹(shù)木生長(zhǎng)緩慢一直是育種類(lèi)型的主要障礙。該研究為集約林業(yè)和果樹(shù)種植業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。此前，研究人員并不知道哪些基因參與起始樹(shù)木開(kāi)花或秋天停止生長(zhǎng)過(guò)程。理論上，這一研究會(huì)積極推動(dòng)樹(shù)木育種技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于種子形成前生長(zhǎng)期長(zhǎng)的樹(shù)木而言，多數(shù)用于短壽植物例如玉米、小麥等的育種技術(shù)顯得過(guò)于緩慢而不實(shí)用。

　　接下來(lái)是公眾對(duì)樹(shù)種基因工程技術(shù)的本質(zhì)和安全性理解問(wèn)題。私營(yíng)企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)的相關(guān)管理致使該領(lǐng)域研究興趣受限。這些基因可促進(jìn)傳統(tǒng)育種技術(shù)的發(fā)展，基因在形成商業(yè)植株前會(huì)被去除。然而，對(duì)基因工程技術(shù)的管理和擔(dān)憂(yōu)可能會(huì)阻礙這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用�？茖W(xué)家們對(duì)從一年生植物Arabidopsis中首次分離得到的CO和FT基因展開(kāi)了研究。這些基因負(fù)責(zé)調(diào)控該植物晝長(zhǎng)開(kāi)花過(guò)程。

　　研究發(fā)現(xiàn)，兩基因在數(shù)百萬(wàn)年的單獨(dú)進(jìn)化中非常保守，甚至在白楊樹(shù)種中表現(xiàn)出類(lèi)似功能。然而，另人驚奇的是，CO/FT基因組合可調(diào)控滋養(yǎng)型樹(shù)種秋天停止生長(zhǎng)。這些過(guò)程反應(yīng)了樹(shù)種生長(zhǎng)和存活之間的關(guān)鍵性平衡。溫帶樹(shù)種冬季必須停止生長(zhǎng)并進(jìn)入休眠狀態(tài)，否則會(huì)被凍死。從進(jìn)化角度看，不難理解為什么森林樹(shù)種不會(huì)過(guò)早地開(kāi)花結(jié)果；當(dāng)樹(shù)木幼小時(shí)，必須集中營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)高，來(lái)與其它樹(shù)木競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光；只有進(jìn)入生命后期，它們才會(huì)集中營(yíng)養(yǎng)形成種子。研究者稱(chēng)，同樣的道理，任何早花基因釋放到野生種群都不會(huì)產(chǎn)生生態(tài)學(xué)問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)與野生型森林樹(shù)種一起生長(zhǎng)時(shí)，攜帶這些早花基因的樹(shù)木表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)，從而不會(huì)導(dǎo)致早花基因的大范圍擴(kuò)散，CO/FT基因組合還有利于樹(shù)種適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件。對(duì)不同種群的白楊樹(shù)研究發(fā)現(xiàn)，適應(yīng)寒冷的北方氣候的樹(shù)種在夏天會(huì)提前停止生長(zhǎng)，準(zhǔn)備過(guò)冬。這種基因調(diào)節(jié)機(jī)制非常強(qiáng)，生殖將這種樹(shù)木置于溫暖區(qū)域也不能改變其原有的行為習(xí)性。在應(yīng)用研究方面，研究人員目前可以誘導(dǎo)FT基因過(guò)早活化，致使樹(shù)種更早地形成種子進(jìn)行繁殖，這比運(yùn)用傳統(tǒng)遺傳操作手段好得多�？赡軙�(huì)通過(guò)正常的有性繁殖快速培育出一些優(yōu)勢(shì)性狀株，以去除植株中FT基因，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致植株過(guò)早的異常繁殖。較溫和的FT基因可以產(chǎn)生持續(xù)有益的效應(yīng)，比如會(huì)產(chǎn)生早花或多花果樹(shù)品種。特別當(dāng)傳統(tǒng)方法不見(jiàn)成效時(shí)，該基因能夠?yàn)殚_(kāi)花和果實(shí)產(chǎn)量的優(yōu)化提供新的選擇方案。

　　對(duì)這些樹(shù)種開(kāi)花結(jié)果等生理過(guò)程的進(jìn)一步理解有益于解答樹(shù)種是怎樣應(yīng)對(duì)和適應(yīng)環(huán)境變化這一問(wèn)題；同時(shí)基于DNA檢測(cè)技術(shù)有助于鑒定瀕危樹(shù)種種群，這類(lèi)種群可能會(huì)從快速育種或移植技術(shù)中獲益。這也給生態(tài)學(xué)家和環(huán)境保護(hù)遺傳學(xué)家提供了更多的有力工具。