基因与环境的相互作用

2013-10-17

多年生植物深山南芥在不同大陆的不同环境中生长.对这种非模式物种的遗传学分析得益于它的基因组测序,以及它是实验室喜爱的拟南芥的"近亲"的事实.

多年生植物深山南芥在不同大陆的不同环境中生长。对这种非模式物种的遗传学分析得益于它的基因组测序，以及它是实验室喜爱的拟南芥的“近亲”的事实。Remington和同事开展了相互移植研究，即在两个位点生长的来自不同种群的深山南芥：一个在北美，一个在挪威。当植物在北美位点生长时，来自两个种群的植物——一个北美、一个挪威——在资源分配上表现出了极大的不同。北美当地的种群分配更多的资源用于繁殖，而挪威的种群则将更多的资源用于躯体生长，这意味着局部适应的两种情况。来自这两个物种杂交的F2后代表现出了中间表型。主成分分析显示，这些物种在繁殖与植物生长中存在一个权衡，而这一切看起来是有遗传基础的。

利用挪威和北美种群的F2后代，作者接下来完成了数量性状基因座（QTL）绘图工作。他们鉴别出5个能够影响资源分配的QTL，其中的每一个在繁殖与植物生长上都具有对比效应。就像预期的那样，来自北美种群的等位基因导致更多的基因被分配用于繁殖，这与局部适应相一致。有趣的是，与直接影响开花不同——这是一个简单模型所预测的，5个等位基因中的每一个都影响了开花前发育的方面，并且每一个都是通过不同的机制。作者利用一种被称为结构方程建模的方法，对各种模型的影响如何解释其物种资源分配的差异进行了评估。这项建模表明，早期植物生长中的差异是一个重要因素，随后这些影响被通过发育网络而传播开来，从而在后来的阶段影响植物和繁殖发育。

最终，当植物被移植到挪威位点，这些资源分配权衡便不再存在。这一发现表明，基因与环境的相互作用对于局部适应是至关重要的。

这项研究揭示了看起来简单的生命史特征中的权衡的遗传基础实际上是复杂的。它同时阐释了为了分析适应的基础，遗传研究在自然发生的种群中，以及在相关生态条件中的必要性。

基因与环境的相互作用

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