复杂的遗传性状并不仅是由 DNA 序列变化所决定。

日前，来自格罗宁根大学生物信息学中心等机构的科学家们在《科学》（Science）杂志上报告策称，他们证实在植物中表观遗传标记也可以影响诸如开花时间和植株株型等性状。此外，这些标记以一种稳定的方式多代传递。

数十年来人们已经知道，我们的基因功能还受到表观遗传标记的影响。例如，核苷酸胞嘧啶（遗传密码中的 C）可以转变成甲基胞嘧啶。这种胞嘧啶甲基化是表观遗传标记的一种类型，其通常与基因活性抑制有关。

表观遗传

研究的联合首席科学家、格罗宁根大学生物信息学中心助理教授 Frank Johannes 表示：“哺乳动物每一代的表观遗传标记通常都会被重设，而在植物中则不会发生这样显著的重设。这为植物提供了表观遗传的机会：在某一代获得的表观遗传改变往往会稳定地传递给下一代。”

Johannes 的法国同事构建出了一些拟南芥纯系植株，尽管 DNA 序列几乎完全相同，这些纯系植株之间的表观遗传标记各异。研究人员发现这些植株显示出显著的形态差异，且这些差异向下一代传递。

复杂性状

在新研究中， Johannes 和他的法国同事成功地将表观遗传标记变异与诸如拟南芥开花时间和植株株型等复杂形状联系起来。他们利用一些通常为遗传学家所采用的技术，找出了促成复杂性状的序列变异 DNA 区域。这些区域被称之为数量性状遗传位点（QLTs）。

突破

Johannes 表示：“我们利用相同的方法找到了促成植物某些性状、没有序列差异但带有不同表观遗传标记的 DNA 区域。这是第一次明确地证实表观遗传差异促成了植物遗传性状。这是一个重要的突破，因为它改变了我们思考遗传学的方式。甚至可能具有巨大的经济意义。”

商业利益

尽管这项研究是建立在只跨越 7 代的遗传力基础上，拟南芥植株的其他结果表明一些表观遗传性状可以稳定遗传至少 20 代。 Johannes 表示：“这样稳定的性状有可能引起植物育种者的兴趣。除了基因序列变异，表观遗传变异或许也促成了产生商业利益的性状。”

进化

表观遗传标记或许还独立于 DNA 序列影响了进化。 Johannes 表示：“它们导致了自然选择可以施加作用的变异。例如，表观遗传变异引起的一些性状有可能独立地促成了物种的一些改变。尽管我们是利用纯系植株获得了这些研究发现，我们有证据表明在野生种群中我们也可以找到一些同样的表观遗传 QTLs。这表明它并非是实验室假象，而是在自然中发挥作用。”

修改教科书

Johannes 指出：“由于植物和哺乳动物之间的表观遗传存在差异，因此相似的过程是否在诸如人类等哺乳动物种群中发挥作用还有待商榷。但无论如何现在应该要对植物遗传学教科书进行修改。” （来源：生物谷360）

Mapping the Epigenetic Basis of Complex Traits

Abstract:  Quantifying the impact of heritable epigenetic variation on complex traits is an emerging challenge in population genetics. Here, we analyze a population of isogenic Arabidopsis lines that segregate experimentally induced DNA methylation changes at hundreds of regions across the genome. We demonstrate that several of these differentially methylated regions (DMRs) act as bona fide epigenetic quantitative trait loci (QTL^epi), accounting for 60 to 90% of the heritability for two complex traits, flowering time and primary root length. These QTL^epi are reproducible and can be subjected to artificial selection. Many of the experimentally induced DMRs are also variable in natural populations of this species and may thus provide an epigenetic basis for Darwinian evolution independently of DNA sequence changes.

原文链接：http://www.sciencemag.org/content/early/2014/02/05/science.1248127