加发现可控制种子“绿化”的基因

来源：科技日报：2013年10月17日

    科技日报多伦多10月14日电 （记者冯卫东）加拿大卡尔加里大学领导的一个国际研究小组，在最新一期美国《国家科学院学报》上发表论文称，他们发现了一个遗传增强的植物基因调控网络，可防止油菜作物在成熟时产生“绿色种子”。

    “种子绿化”是一个长期困扰农业界的问题，仅在北美地区每年造成的损失就接近1.5亿美元。

    卡尔加里大学生物科学系助理教授塞缪尔称，全加拿大油料作物的年产值为150亿美元。但每年油菜籽成熟期间，不可预知的轻度霜冻会损害作物品质，并造成严重损失。

    霜冻虽不会杀死植物，但它会在种子中“固化”绿色。发生在零下2℃至0℃的非致命性霜冻，可在成熟的油菜籽中造成高达20%的绿色种子，而成熟的正常种子应为棕色或黑色。成熟种子中叶绿素的存在会影响油料的质量，产生令人不快的味道和气味，并缩短油料的保质期。

    研究人员对拟南芥的去绿化过程进行了研究。拟南芥是研究人员常用的植物模型，其与油菜作物具有十分紧密的亲缘性。研究人员对产生绿色成熟种子的拟南芥“突变”植株进行了遗传分析，并找到了种子发育及在种子成熟过程中去除叶绿素所需的通路。

    研究人员发现，调节基因表达的蛋白ABI3是使种子去绿化的关键。ABI3可调控一个叶绿素退化相关基因的表达，并产生与绿色相对应的黄色。他们还发现，即便经过严寒处理，拟南芥中的ABI3高表达可使正常去绿化的种子形成成熟的棕黑色种子。这也意味着，ABI3过度表达可使植物更好地抵御严寒。

    塞缪尔表示，鉴于拟南芥与油菜籽之间的相似性，很容易从油菜籽中分离出相同基因，并使用转基因技术创建出一种既可抵御严寒、又能产生成熟的棕黑色种子的油菜新品种。实验测试证明，油菜籽中的基因工作方式与拟南芥完全相同。