生物學(xué)科研競(jìng)賽課題推薦，探索生命與基因的奧秘

一直以來，國內(nèi)外科學(xué)家都在探索基因的秘密，人們對(duì)基因突變有好奇也有恐懼，愛看科幻電影的同學(xué)一定對(duì)美國影片《X戰(zhàn)警》并不陌生，這一系列影片的主角們就是由基因突變而進(jìn)化的“變種人”，片頭有這樣幾句旁白：
基因突變是生物學(xué)科必要掌握的知識(shí)點(diǎn)，很多同學(xué)都學(xué)過：隨機(jī)性是基因突變的特性之一，然而最近有一項(xiàng)研究論文，將給我們帶來顛覆性的認(rèn)知……

基因突變并不是隨機(jī)的

2022年1月12日，一篇題為“Mutation bias reflects natural selection in?Arabidopsis thaliana”的論文發(fā)表在《Nature》上。

論文的研究人員來自德國馬克斯普朗克發(fā)育生物學(xué)研究所和美國加州大學(xué)戴維斯分校等機(jī)構(gòu)，他們用實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了這樣一個(gè)顛覆傳統(tǒng)基因?qū)W的觀點(diǎn)：DNA的突變并不是隨機(jī)的，在一些重要區(qū)域，基因突變的頻率要更低。
這一研究結(jié)論震動(dòng)了國內(nèi)外的科研圈，引起了各界人士的高度重視。

“我們一直認(rèn)為突變?cè)诨蚪M中基本上是隨機(jī)的。”該論文的第一作者、加州大學(xué)戴維斯分校植物科學(xué)系助理教授Grey Monroe說。“事實(shí)證明，突變是非隨機(jī)的，并且在某種程度上對(duì)植物有益。這是一種全新的突變思考方向。”

為了自保！重要區(qū)域突變率更低

為了深入探究基因突變的秘密，研究團(tuán)隊(duì)用了三年的時(shí)間進(jìn)行了大量的突變積累實(shí)驗(yàn)，對(duì)幾百種擬南芥進(jìn)行了DNA測(cè)序，發(fā)現(xiàn)超過一百萬個(gè)基因突變。

擬南芥 ? 科普
擬南芥具有染色體數(shù)目少、植株小、生命周期短、結(jié)子多等特點(diǎn)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)全序列分析的植物。其堿基對(duì)只有1.2億個(gè)（人類高達(dá)30億個(gè)），是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的理想材料。

擬南芥是全球應(yīng)用最廣泛的模式植物，被譽(yù)為“植物中的果蠅”。

研究人員將擬南芥培養(yǎng)到25代，對(duì)生長到特定時(shí)期的幼苗進(jìn)行取樣，分析其基因突變數(shù)據(jù)。結(jié)果令眾人震驚，在這些突變中，基因組的一些特定區(qū)域突變率比其他區(qū)域降低了一半以上！

在這些突變率更低的區(qū)域中，研究人員發(fā)現(xiàn)一些關(guān)乎細(xì)胞生長和基因表達(dá)的必須基因的突變率下降了三分之二。
“在生物學(xué)上最重要的區(qū)域是那些受到保護(hù)免于突變的區(qū)域。”研究人員說。

這就證明植物為了生存，主動(dòng)保護(hù)其最重要的基因區(qū)域，以免發(fā)生不利的突變，即證明了最中心最突破的發(fā)現(xiàn)：基因突變并不隨機(jī)。

未來或可治愈癌癥

“植物已經(jīng)進(jìn)化出保護(hù)其最重要區(qū)域不受突變影響的方法。”本篇論文通訊作者Detlef Weigel說。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義是非比尋常的，不僅可以幫助農(nóng)作物遺傳基因?qū)W家研究出更優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)基因作物，更令人興奮的是，科學(xué)家們可以通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)深入研究人類如何避免細(xì)胞的有害突變，從根本上預(yù)防或有效治療由突變引起的癌癥或其他基因?qū)W疾病。

生命，是大自然最偉大的作品，人們一直探索的生命奧秘就藏在我們自己的基因中。

如果你也對(duì)生物學(xué)基因?qū)W感興趣，不妨看看下面這個(gè)課題，在興趣中做科研，在科研中獲新知！

課題介紹

課題名稱:? 水稻單木酚生物合成和調(diào)控基因的全基因組鑒定

相關(guān)學(xué)科：生物學(xué)

課題介紹：過去二十年，大量證據(jù)已支持了第二豐富的陸生生物聚合物和植物次生細(xì)胞壁主要成分——木質(zhì)素的生物合成途徑及其使用擬南芥雙子葉植物作為模型系統(tǒng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)研究從基因分子水平出發(fā)，為單子葉植物水稻單木酚生物合成和調(diào)控途徑提供新的認(rèn)識(shí)。

導(dǎo)師介紹

• 中國科學(xué)院大學(xué)分子生物學(xué)博士；
• 碩博期間參與多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，并發(fā)表多篇SCI論文；
• 研究方向：分子生物學(xué)，精通分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；
• 有豐富的英語學(xué)術(shù)論文寫作和指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，以及中學(xué)生科創(chuàng)賽事指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。

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