生物學科研競賽課題推薦，探索生命與基因的奧秘

一直以來，國內外科學家都在探索基因的秘密，人們對基因突變有好奇也有恐懼，愛看科幻電影的同學一定對美國影片《X戰警》并不陌生，這一系列影片的主角們就是由基因突變而進化的“變種人”，片頭有這樣幾句旁白：
基因突變是生物學科必要掌握的知識點，很多同學都學過：隨機性是基因突變的特性之一，然而最近有一項研究論文，將給我們帶來顛覆性的認知……

基因突變并不是隨機的

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

論文的研究人員來自德國馬克斯普朗克發育生物學研究所和美國加州大學戴維斯分校等機構，他們用實驗結果提出了這樣一個顛覆傳統基因學的觀點：DNA的突變并不是隨機的，在一些重要區域，基因突變的頻率要更低。
這一研究結論震動了國內外的科研圈，引起了各界人士的高度重視。

“我們一直認為突變在基因組中基本上是隨機的。”該論文的第一作者、加州大學戴維斯分校植物科學系助理教授Grey Monroe說。“事實證明，突變是非隨機的，并且在某種程度上對植物有益。這是一種全新的突變思考方向。”

為了自保！重要區域突變率更低

為了深入探究基因突變的秘密，研究團隊用了三年的時間進行了大量的突變積累實驗，對幾百種擬南芥進行了DNA測序，發現超過一百萬個基因突變。

擬南芥 ? 科普
擬南芥具有染色體數目少、植株小、生命周期短、結子多等特點，是第一個實現全序列分析的植物。其堿基對只有1.2億個（人類高達30億個），是進行遺傳學研究的理想材料。

擬南芥是全球應用最廣泛的模式植物，被譽為“植物中的果蠅”。

研究人員將擬南芥培養到25代，對生長到特定時期的幼苗進行取樣，分析其基因突變數據。結果令眾人震驚，在這些突變中，基因組的一些特定區域突變率比其他區域降低了一半以上！

在這些突變率更低的區域中，研究人員發現一些關乎細胞生長和基因表達的必須基因的突變率下降了三分之二。
“在生物學上最重要的區域是那些受到保護免于突變的區域。”研究人員說。

這就證明植物為了生存，主動保護其最重要的基因區域，以免發生不利的突變，即證明了最中心最突破的發現：基因突變并不隨機。

未來或可治愈癌癥

“植物已經進化出保護其最重要區域不受突變影響的方法。”本篇論文通訊作者Detlef Weigel說。

這項發現的意義是非比尋常的，不僅可以幫助農作物遺傳基因學家研究出更優質的轉基因作物，更令人興奮的是，科學家們可以通過這個實驗深入研究人類如何避免細胞的有害突變，從根本上預防或有效治療由突變引起的癌癥或其他基因學疾病。

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。

如果你也對生物學基因學感興趣，不妨看看下面這個課題，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控基因的全基因組鑒定

相關學科：生物學

課題介紹：過去二十年，大量證據已支持了第二豐富的陸生生物聚合物和植物次生細胞壁主要成分——木質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的調控網絡。這項研究從基因分子水平出發，為單子葉植物水稻單木酚生物合成和調控途徑提供新的認識。

導師介紹

• 中國科學院大學分子生物學博士；
• 碩博期間參與多項國家重點研發項目，并發表多篇SCI論文；
• 研究方向：分子生物學，精通分子生物學實驗；
• 有豐富的英語學術論文寫作和指導經驗，以及中學生科創賽事指導經驗。

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