你有沒(méi)有想過(guò)，

為什么豌豆有的光滑，有的皺巴巴？

有的金黃，有的翠綠？

160年前，

“現(xiàn)代基因?qū)W之父” 孟德爾

也對(duì)這些問(wèn)題充滿好奇。

孟德爾選擇豌豆做實(shí)驗(yàn)特別有眼光。

豌豆會(huì)“自給自足”地完成授粉，

不受外界干擾，

而且像種子形狀、

植株高度等7對(duì)性狀差異明顯，

非常適合用來(lái)研究遺傳規(guī)律。

經(jīng)過(guò)10年時(shí)間，

近300次雜交實(shí)驗(yàn)，

記錄超28000株豌豆后代，

孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳的“顯性 / 隱性”規(guī)律，

提出“孟德爾定律，

為現(xiàn)代遺傳學(xué)打下了基礎(chǔ)。

但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，

他沒(méi)能揭開遺傳現(xiàn)象背后的深層秘密，

留下了一道世紀(jì)難題。

160年的科學(xué)接力

孟德爾的論文在當(dāng)時(shí)幾乎無(wú)人問(wèn)津，

但隨著時(shí)間推移，

越來(lái)越多科學(xué)家被遺傳學(xué)的魅力吸引。

1917年，
孟德爾提出的七大性狀基因
正式命名并在染色體上定位。
之后幾十年，
分子遺傳學(xué)發(fā)展，
部分性狀基因逐漸被確認(rèn)，
比如1990年找到了
控制豌豆圓粒和皺粒的基因，
1997 年明確了控制植株高矮的基因。
然而，
果莢顏色、果莢形狀和花的位置
這三個(gè)性狀的遺傳密碼，
始終是科學(xué)界的未解之謎，

相關(guān)基因就像躲貓貓一樣，

難以捉摸。

重建 “孟德爾豌豆園”

2019年，

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳

農(nóng)業(yè)基因組研究所程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)

在英國(guó)看到珍貴豌豆種質(zhì)資源，
想起孟德爾的故事和未解之謎，
他們決定從全球六大洲41個(gè)國(guó)家
收集約700份豌豆核心種質(zhì)，
在深圳重建現(xiàn)代版“孟德爾豌豆園”，
開啟了對(duì)豌豆七大性狀遺傳密碼的深入研究。

▲中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所程時(shí)鋒研究員。

世紀(jì)謎題終揭曉

經(jīng)過(guò)5年努力，

程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)成功揭開了

最后三個(gè)性狀的秘密！

原來(lái)，
控制果莢顏色的不是常見的基因突變，
而是一段約100kb 的基因組大片段缺失；
果莢的飽滿和皺縮
由兩個(gè)功能相關(guān)的基因調(diào)控；
豌豆花位置“帶狀化”由Fa基因控制。
研究還發(fā)現(xiàn)，
孟德爾七大性狀背后的遺傳變異復(fù)雜多樣，
涉及多種突變機(jī)制，
且大多是基因功能缺失或削弱，
進(jìn)一步明確了“顯性

和 “隱性”在分子層面的含義。

Δ種植在深圳種質(zhì)資源圃的豌豆表現(xiàn)出豐富的表型多樣性。

科學(xué)研究的意外收獲

科研雖然艱辛，但也充滿驚喜。

在研究過(guò)程中，

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)植物色彩之美背后

有著精密的遺傳密碼。
在研究豌豆花“帶狀化”性狀時(shí)，
還意外發(fā)現(xiàn)新的遺傳修飾位點(diǎn)Mfa。
它就像神奇的“控制器”，
能改變花的形態(tài)，
完美解釋了遺傳學(xué)中的
“不完全外顯率”和“可變表現(xiàn)性”，

為理解復(fù)雜性狀遺傳調(diào)控提供了新視角。

Δ豌豆七對(duì)性狀的表型多樣性。

跨越時(shí)空的科學(xué)對(duì)話

程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)5年的研究，

是一場(chǎng)跨越160年的科學(xué)對(duì)話。

孟德爾在沒(méi)有染色體、

DNA 概念的年代，

就預(yù)言了遺傳變異的重要性。

如今，

借助現(xiàn)代科技，

科學(xué)家們終于從分子等多個(gè)層面，

真正理解了豌豆七對(duì)性狀的遺傳奧秘。

孟德爾生前預(yù)言

“我的時(shí)代終將到來(lái)”，

現(xiàn)在，

這個(gè)時(shí)代早已到來(lái)，

而科學(xué)家們對(duì)遺傳學(xué)的探索還將繼續(xù)，

為未來(lái)精準(zhǔn)育種帶來(lái)更多可能！

編輯｜李紫來(lái)審核｜趙允

來(lái)源｜新華網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào)、新京報(bào)等綜合

作者｜農(nóng)業(yè)科技報(bào)·中國(guó)農(nóng)科新聞網(wǎng) 張靜

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