研究表明生物钟对植物基因表达的影响超过预想

    在逐一研究模式植物拟南芥的遗传组成时，达特茅斯大学的两名研究人员发现了一个惊人的现象。他们发现将近36％的拟南芥基因组可能是由生物通调控的，这比早先估计的百分比要高3倍半。

这项研究发表在6月期的《植物生理学》杂志上，作者为达特茅斯大学的生物科学教授Robertson McClung和其前研究生Todd Michael。Michael现为加州Salk研究所的博士后。他们这项对生物钟控制的基因的研究将有助于促进旨在提高植物产量的研究，还可能据此培育出对土壤和气候条件更有耐力的作物。

McClung 和 Michael利用一种叫做基因捕获(gene trapping)或增强子捕获(enhancer trapping)的技术来测定基因组合成多少mRNA。根据McClung，基因转录为mRNA时，发生大量基因调控。

在这项研究中，研究人员随机向基因组插入一个编码一种易测定蛋白的基因--荧光素酶基因(这种酶表达时会发出荧光)，以查明哪些基因与mRNA的合成有关。荧光素酶只有在插入到一个活性植物基因旁边时才会表达，它可以标志该基因的自然表达。用这种方法，研究人员发现了基因组中受生物钟控制的新区域。

“就生物钟控制的mRNA合成而言，其范围似乎比我们早先预想的要广泛得多，我们的发现与已被广为接受的教条相反”McClung说。这是从一个稍微不同的角度对生物钟调控的基因表达的重新审视，得到的答案也略有不同。我认为我们的研究指出了基因芯片分析的一些局限性。”他补充说。

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早先的比较遗传学研究使用的是基因芯片分析技术，只测定出拟南芥基因组中有10%左右的mRNAs表现出根据生物钟表达增减。芯片研究检查的是mRNA的总量，包括合成和降解的mRNA。而McClung 和 Michael的测量方法专门检查了mRNA合成的速率。

关于mRNA合成受生物钟调控的基因数与mRNA丰富度显示出生物钟周期的振荡性的基因数之间的差异的疑问仍然存在。

“这个答案可能在于mRNA的稳定性‘如果mRNA太稳定，那么这种周期振荡性就会显现出来，因为绝大多数mRNA都会稳固表达，形成一种明显的连续性累积的模式。”McClung说。“也有可能我们检查的恰巧是孤儿元件，这些元件实际上没有什么调控作用。”