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新技术催生“超级植物”引入一个肥胖基因水稻

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图片来源：贾桂芳课题组

一个主要是动物，与肥胖有关的蛋白质被引入植物后，可以激活“开关”，使它们成为“超级植物”，产量翻倍，根系发达，光合能力更强。

近日，北京大学贾桂芳课题组与合作者芝加哥大学何川课题组和贵州大学宋宝安课题组在《Nature-Biotechnology》上发表了关于这项新技术的研究论文。基于该技术，水稻单株产量在实验室可提高3倍，在田间可提高50%。

2010年，芝加哥大学教授何川首先提出“RNA表观遗传学”猜想，预测RNA上可能存在可逆的化学修饰，就像DNA和组蛋白的可逆化学修饰一样调节基因转录。它对基因表达具有重要的调节功能。 2011年，在贺川教授实验室从事博士后研究的贾桂芳证实了这一预测。她和实验室的其他成员发现了第一个通过 RNA-FTO 化学修饰 m6A 的解构酶，这在 RNA 上首次得到揭示。甲基化修饰是动态可逆的，对基因表达具有重要的调控功能。

回到北京大学后，贾桂芳开始以植物为主要研究对象进行RNA表观遗传学研究。她介绍，FTO是一种主要存在于动物体内的蛋白质，可以调节动物的生长发育，也与肥胖有关。这种蛋白质在植物体内不存在。引入后，植物对其反应非常强烈，可以增加植物的产量和生物量。

研究人员选取水稻和马铃薯两种重要经济作物引入FTO，发现实验室水稻单株产量提高了3倍之多。在田间，水稻和马铃薯的产量和生物量也显着提高了50%左右。

中科院植物所研究员、中科院院士钟康认为，贾桂芳与贺川、宋宝安等实验室合作，利用外源动物RNA 去甲基化酶 FTO 专门去除植物 RNA 修饰的 m6A Basis 激活了植物本身存在的一个开关，但我们以前从未了解过。

他指出，作为一种新的表观遗传编辑育种技术，该技术对单子叶植物水稻和双子叶植物马铃薯均有效。它不仅提高了田间产量和生物量，而且还具有发达的根系。光合效率高、抗旱等特点可能具有一定的普遍适用性。 “我希望这项技术在未来可以应用于树木、草地和其他经济作物的改良，以及生态改善和环境管理。”

文/北京青年报记者董欣

编辑/赵宏鑫

【来源：北青网】

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文章来源：《植物研究》网址: http://www.zwyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0726/1677.html