蔷薇属植物为何有多样花香科学家揭示植物基因起源新机制

近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室宁国贵教授团队发现一个全新基因诞生的多步骤过程，以及该基因对植物表型的影响机制。相关成果日前发表于国际学术期刊《细胞》。

长期以来，科学界普遍认为，新基因是通过错误复制、融合或拆分已存在的基因而产生。然而，我国科学家经过研究发现，自然界中一个全新功能基因可以“从零开始”，经过多步骤产生。

宁国贵介绍，研究团队以月季为模式资源，发现了一个全新的基因。研究证实，该基因可以显著抑制月季花的关键芳香物质——丁香酚的合成。而这一新基因的诞生，是通过千百万年多步骤“拼装”而来。大约6300万年前，同为蔷薇亚科物种的树莓里骤然出现了一段无功能的“非编码脱氧核糖核酸”。直至1600万年前，随着蔷薇属物种植物的演化，这些零散片段逐步演变为可编码蛋白质的完整基因框架。而一个“跳跃基因”插入其启动区，如同安装了“能量电池”，促使该新基因增强表达，最终影响了蔷薇属植物花香。

研究团队对38种涵盖野生种、古老栽培种及现代栽培种的蔷薇植物进行基因测序与香气成分分析发现:该新基因普遍存在于进化程度较高或经人工选育的蔷薇品种中。缺少该基因或其启动区域未插入“跳跃基因”的植株，往往能释放更浓郁的丁香酚香气。这表明，新基因的有无及表达强度，是塑造蔷薇属植物多样花香“性格”的核心因素之一。

据悉，该发现还为其他新基因的挖掘提供了新范式，具备广阔的合成生物学应用潜力。

《光明日报》