本報(bào)訊 中國(guó)科學(xué)家一項(xiàng)歷時(shí)五年的研究成果顛覆了學(xué)界對(duì)植物葉綠體基因組的認(rèn)知——科學(xué)家發(fā)現(xiàn)整個(gè)葉綠體基因組都是可以轉(zhuǎn)錄的。據(jù)中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員高立志介紹，葉綠體是地球上的綠色植物通過光合作用把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，供給地球上的其他生物能量來源的細(xì)胞器?？梢哉f，葉綠體是植物的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”。
高立志帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年，通過對(duì)三種高等植物（水稻、玉米、擬南芥）及兩種藻類（衣藻、灰藻）的葉綠體轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)整個(gè)葉綠體基因組都能夠發(fā)生轉(zhuǎn)錄這種葉綠體基因組的全轉(zhuǎn)錄模式意味著，轉(zhuǎn)錄不僅發(fā)生在大家熟知的葉綠體基因的編碼區(qū)，而且能發(fā)生在葉綠體基因組的所有非編碼區(qū)。
高立志解釋說，所謂轉(zhuǎn)錄，是指遺傳資訊由去氧核糖核酸（DNA）變成核糖核酸（RNA）的過程。“此前，學(xué)術(shù)界的觀點(diǎn)一直認(rèn)為，植物葉綠體基因組是以多順反子操縱子的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的，通俗地說，就是葉綠體基因組的多個(gè)基因組合在一起，以同一條轉(zhuǎn)錄本的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但這種轉(zhuǎn)錄模型并不能解釋葉綠體基因組的全轉(zhuǎn)錄模式以及轉(zhuǎn)錄本的多樣性與復(fù)雜性，而我們的成果徹底顛覆了這一認(rèn)識(shí)。”
轉(zhuǎn)錄本是指由一個(gè)基因通過轉(zhuǎn)錄形成的一種或多種可供編碼蛋白質(zhì)的成熟的信使核糖核酸（mRNA）。
“葉綠體起源于古代藍(lán)藻，我們用同樣的方法對(duì)藍(lán)藻基因組進(jìn)行了分析，結(jié)果表明藍(lán)藻基因組也能全部轉(zhuǎn)錄，這恰恰說明葉綠體基因組全轉(zhuǎn)錄模式在植物進(jìn)化的早期就已經(jīng)存在，可以追溯到藍(lán)藻。”高立志說。
“基于上述發(fā)現(xiàn)，我們提出了一種新的葉綠體基因組雙向啟動(dòng)子多重轉(zhuǎn)錄模型，植物葉綠體基因組幾乎能夠在任意位置發(fā)生轉(zhuǎn)錄起始和終止，從而產(chǎn)生了諸多長(zhǎng)短不一的轉(zhuǎn)錄本，其中很多轉(zhuǎn)錄本包含不完整的編碼框甚至是假基因。葉綠體基因組的這種轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和終止位點(diǎn)可以隨機(jī)組合的轉(zhuǎn)錄模式，產(chǎn)生了若干相互重疊、長(zhǎng)短各異的初始轉(zhuǎn)錄本，從而形成了我們所觀察到的葉綠體基因組全轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。”高立志說。
專家認(rèn)為，這項(xiàng)基礎(chǔ)性研究成果將有助科學(xué)家進(jìn)一步了解葉綠體基因組轉(zhuǎn)錄機(jī)制和表達(dá)的復(fù)雜性。
