Cell:揭示玉米破壞孟德爾定律之謎

2020-12-11 生物谷

2018年5月16日/生物谷BIOON/---正如19世紀奧地利植物學家格雷戈爾-孟德爾（Gregor Mendel）首次描述的那樣，現代遺傳學的基礎是基因以一種可預測的方式傳遞給後代。他確定了基因是成對存在的，一對基因中的每一個都有相同的機會傳遞給下一代，這就是著名的孟德爾定律。但是，在極少數情況下，細胞中的染色體能夠欺騙這個過程並以較高的頻率傳遞給下一代。

可能令人吃驚的是，許多「傳家寶」玉米品種就含有這樣的行騙者。一條被稱為異常染色體10（Abnormal chromosome 10, Ab10）的染色體在減數分裂過程中欺騙花朵中的雌性器官，這就使得它在大約75%的時間裡而不是正常的50%的時間裡傳遞到下一代。

圖片來自Native Seeds/SEARCH。


如今，在一項新的研究中，美國喬治亞大學遺傳學教授Kelly Dawe及其團隊發現Ab10含有一組編碼特定馬達蛋白（motor protein）的基因。這些馬達蛋白結合到染色體上並主動地將它們拉到生殖卵細胞中。這些馬達蛋白僅在Ab10表面上發現到，它們使得Ab10染色體能夠繞過孟德爾定律並被傳遞給50%以上的後代。相關研究結果發表在Cell期刊上，論文標題為「A kinesin-14 motor activates neocentromeres to promote meiotic drive in maize」。

這些所謂的減數分裂驅動系統被懷疑在植物和動物的歷史中進化出來和消失掉很多次。正如體育和其他衝突而言，作弊者的存在有利於產生新的生物學規則，這些規則會阻止這些作弊者，從而確保總體公平。可視化觀察行騙者作弊是很少見的，而更加少見的是揭示它的分子機制。

Dawe說，「在我開始這方面的研究之前，這個秘密存在了很多年，而且20多年來，我們一直試圖在我們的實驗室裡解決這個問題。最終找到這些基因是非常令人滿意的，而且更加令人滿意的是，我們了解到是馬達蛋白推動這個過程。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：R. Kelly DaweEmail the author R. Kelly Dawe, Elizabeth G. Lowry, Jonathan I. Gent, et al. A kinesin-14 motor activates neocentromeres to promote meiotic drive in maize. Cell, 3 May 2018, 173(4):839–850, doi:10.1016/j.cell.2018.03.009

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    大家好，歡迎收看我的百家號小林看天下事，今天小編要給大家的介紹的是孟德爾遺傳定律的由來。孟德爾遺傳定律從眼睛的顏色到某些疾病的發病率,我們的所有性狀和特徵都遺傳自我們的父母。奧地利修士格雷戈爾·孟德爾第一個發現了控制這些性狀遺傳的定律。他的研究工作填補了達爾文進化論中缺失的部分,並改變了生物學的面貌格雷戈爾·孟德爾的新實驗,將他修道的耐心推到了極限。孟德爾是布爾諾(位於現在的捷克共和國)奧古斯丁教會的聖託馬斯修道院的修土,他花了七年時間研究豌豆,這一潛心研究讓他作出了生物科學中最重要的一項貢獻。
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    1856年始，孟德爾在修道院的花園裡，種植山柳菊、菜豆、豌豆、玉米等植物進行雜交實驗，也飼養小家鼠和蜜蜂做雜交實驗，許多實驗是一無所獲，而最終揭示遺傳學基本定律的連續8年的豌豆雜交實驗，因為豌豆是嚴格的自花傳粉植物，從市場買來的豌豆種子都是純種，雜交實驗從純種開始，這樣才能得到真正的雜種;相對性狀穩定而易於區分;容易去雄和人工授粉;一年生植物，結實率高。
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    孟德爾是一個長期統治中學生物課本的男人，他是奧地利的生物學家，以發現遺傳基本定律而聞名於世。 他揭示出遺傳學的兩個基本定律--分離定律和自由組合定律，統稱為著名的孟德爾遺傳規律。 關於遺傳學，最著名的就是孟德爾和他的豌豆雜交實驗，一系列的實驗和研究揭示了包括人類在內生物遺傳的奧秘。
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    本篇文章會從高中學過的『孟德爾遺傳定律』入手，從根本上解決動物森友會中，花卉雜交的問題。這是因為動森中不同顏色的花朵雜交出稀有異色花的機制，是符合孟德爾遺傳定律的。（這裡不得不說一句任天堂的作品確實良心）
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    武高平於《詹森育種原理.金母選種法》說：「令人驚訝的是詹森一家在1950年代，就把孟德爾遺傳定律應用在賽鴿育種上」。武大師這段影響不小的話，似乎解釋說詹森兄弟清楚連武大師本人都曾經混淆過的X、Y、W、Z定義，熟知孟德爾第一（分離）定律和第二（自由組合）定律，掌握了現代遺傳學基礎知識的情況下進行了賽鴿品系的培育。
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    3，分析孟德爾獲得成功的原因需基於兩節內容進行，整章教材是從「學習-實踐-創新」的思路介紹孟德爾的生平和雜交實驗的，所以在講述兩大遺傳定律後，單設標題，揭示孟德爾實驗方法帶給我們的啟示，並通過「思考·討論」活動，引導學生總結孟德爾獲得成功的原因。這樣編寫不僅體現了教材內容的開放性，也突出了本章教材的主旨-領悟科學方法，提升科學探究能力。
  • 孟德爾和袁隆平的百年接力
    從孟德爾到袁隆平，我們看到的是科學理論支撐技術創新、共同形成「第一生產力」的生動例證 提起歷史上的生物學家，人們往往首先想到達爾文。達爾文在《物種起源》中論證了物種的演化，但並沒有解決如何遺傳和變異的問題，真正回答這一問題的是奧地利學者孟德爾。