科学日报（2011年8月28日）——人们可以开发新技术，动物可以迁移到其他地区。然而，植物与它们的位置密切相关。不过，他们已经找到了办法，以确保他们的生存。这是植物拟南芥的案例，拟南芥在整个北半球都可以发现。但这些小的不起眼的植物如何适应这些不同的极端事件？
为了发现全基因组序列的变异，1001基因组计划是在2008年推出，参与其中的有世界各地的11个研究机构。通过调查这来自不同地理区域的这种近百株植物的遗传物质，研究人员发现了巨大的变化：除了数以百万计的的微小差异导致分子基因产物的多样性之外，他们发现了数百个基因在某些菌株里缺少或有其他额外的副本。这可能是此范围内的遗传物质，使得这种植物对环境的适应有极大的灵活性。从中期来看，一个物种的基因组和基因产物的变化的完整目录，可以应用到现代的植物育种。
哪些基因与基因变异让一个物种的不同个体在极为不同的环境条件下茁壮成长？遗传学的模式植物，塔勒水芹的拟南芥，尤其适合于这个问题的调查。它可以适应北非的高温和干旱，以及与中亚高原和在欧洲的寒冷。根据不同的地区，它可能会有不同的枝叶形式，或出现小的和微弱的变化，但它始终是同一品种。答案无疑就在其遗传物质的多样性。来自马克斯普朗克发育生物学研究所的Detlef Weigel和Karsten Borgwardt，来自蒂宾根的弗里德里希实验室的Gunnar Rätsch，以及霍恩海姆大学的Karl Schmid组成一个国际小组，测序和分析来自欧洲和亚洲的不同拟南芥品种。为了揭示他们所选定的在本地生长的植物的基因上的地理距离的影响——在施瓦本的内卡河谷——以及生长植物的分布区的两端的植物，如北非或中亚。
通过近100个不同菌株的基因组测序，科学家希望获得一个对基本进化的科学认识。由此产生的信息应该会为新时代铺平道路，在这个时代等位基因支撑整个基因组的表型的多样性和整个物种是可以识别的。科学家们发现，在不同的拟南芥植株中有数千种不同的蛋白质结构和功能。此外，他们还发现了数千例的基因，基因缺失，以及以前只能在其他植物中发现的新基因的额外副本。“我们的结果很明显地表遗传变异，”马克斯普朗克发育生物学研究所和一个项目的第一作者Jun Cao说道，霍恩海姆大学的Karl Schmid补充说，“通过新的基因突变所适应是非常罕见的。更重要的是已经存在的变种重组。从一百多个基因组的信息，我们不仅可以陈述关于这一百个人，但由此奠定了基础预测的遗传潜力，可以实现跨越特定的个体。”
与Detlef Weigel, Karsten Borgwardt以及Karl Schmid一起合作的遗传学家也发现不同地区之间遗传变异水平有很大差异。研究人员发现，在伊比利亚半岛，那里的植物有很长一段时间存在的极大的遗传多样性。在中亚，最后一个冰河时代后，拟南芥基因组仍是相对统一的。此外，这些植物的突变在平均数以上，从而是该植物处于劣势，因为蛋白质的功能发生了变化。通常情况下，随着时间的推移，自然会逐渐忽略这些突变，但是通过随机演变使得年轻的物种不断增多。“弄清楚植物和它们的基因组如何适应环境，就像是一个谜”，Jun Cao说。“在我们能让它们和谐相处之前，我们需要收集所有的物种。”科学家已成功地创建了一个物种的基因组变异的近乎完整的目录。
但这些变化如何在分子水平上相互作用，它们在基因产品上会产生什么样的变化？来自弗里德里希实验室的计算生物学家Gunnar Rätsch在和他的同事在进行第二次研究时详细分析了这些问题。他们研究有较大遗传变异的19株拟南芥。这19株通过不同的基因组片段被系统地打乱的多个杂交，来创建几百种人工数量的基础。结果所导致的个体对于研究基因的相互作用非常适合。
科学家使用新的分析方法研究基因组片段，并在细节中发现DNA是如何被仔细观察以及蛋白质，RNA生产的中间环节是如何的。研究人员详细了解了各种基因变异所引起的突变基因产品。这取决于一些基因片段上的基因组是关闭还是重新启动。关于新的成果，Gunnar Rätsch说：“我们可是找到影响单个基因的惊人的变化数量。然而，它们往往可以弥补，因此往往没有对基因产生显着效果。”对拟南芥基因组变化的研究基础上发展起来的概念，方法和平台也可以用于研究物种，以及用于更快更准确的画出想要的特征。此外，研究人员可以将关于基因产品和他们相互作用的多样性影响的认识，转换到研究人类基因组上。
这些新项目应该被视为的一部分，1001基因组计划是于2008年在马克斯普朗克发育生物学研究所推出，同时通过许多个别正在实施的项目和世界各地的10个其他机构保持合作。
目标是对1001种拟南芥的不同菌株的基因进行分析和比较。这个大型项目的目标是获得对进化，遗传学和分子机制的更加深入地基本观点。近500种不同的基因组已经在不同的机构得到测序和分析。所获得的数据被录入一个公共数据库，不仅项目的参与者可以访问，还包括所有对之感兴趣的科学家。
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