来自剑桥大学塞恩斯伯里实验室(SLCU)和植物科学系的研究人员发现，干旱胁迫会引发一系列跳跃基因(Rider retrotransposons)的活动，这些基因之前已知有助于番茄的果实形状和颜色。今天发表在PLOS遗传学杂志上的他们对Rider的描述表明，Rider家族也存在并且可能在其他作物中活跃，突出了它作为新特性变异的来源的潜力，可以帮助植物更好地应对更加极端的条件。气候变化。
“转座子具有巨大的作物改良潜力。它们是特性多样性的强大驱动力，虽然我们已经利用这些特性来改良我们的作物世代，但我们现在开始了解所涉及的分子机制，”Matthias Benoit博士说。该论文的第一作者，前身为SLCU。
转座子，通常称为跳跃基因，是DNA代码的移动片段，可以将自身复制到基因组内的新位置 - 生物体的遗传密码。它们可以改变，破坏或扩增基因，或根本不起作用。在20世纪40年代由诺贝尔奖获得者科学家Barbara McClintock在玉米粒中发现，现在只有科学家才意识到转座子根本不是垃圾，但实际上在进化过程中起重要作用，并且在改变基因表达和植物的物理特性方面。
使用已经存在于植物中的跳跃基因来产生新的特征将是传统育种技术的重大飞跃，使得有可能在传统上繁殖的作物中快速产生新的性状，以产生均匀的形状，颜色和大小以使收获更多高效，最大化产量。它们可以产生大量新的特征，然后可以通过基因靶向技术进行改进和优化。
“在一个大的种群中，例如番茄田，其中转座子在每个个体中被激活，我们期望看到新的性状的多样性。通过控制植物内的'随机突变'过程，我们可以加速这个过程到产生了我们甚至无法想象的新表型，“该论文的共同作者SLCU的Hajk Drost博士说。
今天的基因打靶技术非常强大，但通常需要对基础基因进行一些功能性理解才能产生有用的结果，通常只针对一个或几个基因。转座子活性是植物中已存在的天然工具，其可被利用以产生新的表型或抗性并补充基因靶向工作。使用转座子提供无转基因育种方法，承认目前欧盟关于转基因生物的立法。
该研究还表明，Rider存在于几种植物中，包括经济上重要的作物，如油菜籽，甜菜根和藜麦。这种广泛的丰富性鼓励进一步研究如何以受控方式激活它，或重新激活或重新引入目前具有静音Rider元素的植物中，以便可以重新获得它们的潜力。与传统方法相比，这种方法有可能显着减少繁殖时间。
“确定骑车活动是由干旱引发的，这表明它可以建立新的基因调控网络，帮助植物应对干旱，”Benoit说。“这意味着我们可以利用Rider 通过对已经存在于作物中的基因提供干旱响应来培育更适应干旱胁迫的作物。这在全球变暖时期尤为重要，因为全球变暖迫切需要培育更具弹性的作物。 “