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当植物竞争时 更多基因开启

2018-12-28 11:07:46 • 来源：

有些人前往加州北部寻找葡萄酒。然而，密歇根州立大学植物生物学家马伦弗里森因为三叶草而前往金州。在生态学期刊的特刊中，从三叶草补丁中学到的植物多样性和竞争的教训可以揭开全球植物相互作用的秘密。弗里森说：“三叶草如何组装这样多样化的社区有一些特别之处。他们竞争，但由于共同的祖先，他们有许多共同特征。” “本土加利福尼亚三叶草代表了一种了解近亲之间竞争性互动的特殊系统。我们希望在它们全部消失之前了解它们的多样化过程。”

当植物竞争时 更多基因开启

这些特殊的三叶草片位于加利福尼亚州北部的一些山丘上。弗里森的补丁位于博德加海洋实验室保护区，由加州大学戴维斯分校经营，该大学拥有多样化的三叶草社区。

自2014年以来，Friesen一直与加州大学戴维斯分校的Sharon Strauss合作，为他们的社交能力揭开秘密。弗里森承认，实验开始时只是一次全基因组的“钓鱼之旅”。该团队的主要作者是MSU博士后研究员Alan Bowsher，他收集了来自不同竞争对手的三叶草(Trifolium fucatum)样本，并筛选了数千种基因 - 确切地说是26,000种基因。

不过，这次旅行取得了奖杯。单一基因UDP-葡萄糖黄酮类3-O-葡萄糖基转移酶使这次探险变得有价值。就像所有的奖杯鱼一样，捕获物记录着一张照片 - 实际上是一张图。

“这是一条非常有趣的'鱼'，是非常重要的信号通路的一部分，”弗里森说。“它也是一种类黄酮，参与许多植物相互作用，包括与固氮细菌相关的那些。当植物与其他植物种类竞争时，基因的水平上升，当被同一植物的成员包围时，基因水平下降。”

它在与植物形成关系中起着关键作用，细菌可以固定氮，从空气和土壤中捕获关键元素，并将其积聚在根瘤中 - 基本上，使自身受精。如果科学家能够确定这一过程中涉及的基因和机制，他们可能会找到减少用于种植作物的人造肥料量的方法。

弗里森说：“过去的研究主要集中在个体植物上，但很少有人专注于植物竞争，研究所有表达的基因的整体，以及这些相互作用过程中的转录组学反应。” “然而科学家和农民都意识到这些相互作用;这反映在知道旋转作物，确定植物行之间的距离以及其他植物附近种植作物的距离上是有益的。”

然而，这是在特定植物相互作用中解决转录组学反应的首批研究之一。它类似于听植物，但在基因水平上这样做。该团队倾听并注意到所使用的途径，观察植物的身体语言，以及他们与朋友和竞争对手的反应。

另一个新的结果涉及基因的相关性。使“大鱼”基因如此突出的原因在于，对不同类型的竞争对手做出反应的所有其他基因都归为一类。该团队最初认为这些基因遍布各处。但基本上，他们的反应方式相同。

“从某种意义上说，我们看到这个基因对邻居的身份有不同的反应：在与不同物种的竞争中表达增加，在同一物种中表达较低，”弗里森说。“竞争以可比较的方式运作。增加的表达也与增长增长有关，尽管现在开始找出原因为时尚早。”

另一个发现涉及两个竞争植物。每个人在他们居住的土壤中都有一个优选的铁含量。然而，一家工厂仅仅因为它感觉到其竞争对手就在附近而开启了它的铁转运基因。

弗里森说：“就像是在说，'如果你在这里，你必须处于更好的土地，我必须处于低铁区。' “那边肯定会有一些很酷的东西。”

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