杂交坏死原来与防御基因有关

进化的一个基本原则是物种形成（speciation），两个物种中的个体也许能够交配，但不能产生后代，即便产生后代，也是不育或有缺陷的。马克斯普朗克发育生物学系Detlef Weigel等人最近在研究拟南芥（Arabidopsis thaliana）时发现了物种形成（speciation）有关的一种分子基础——杂交坏死（hybrid necrosis），并发现这种现象与植物负责抵抗病原体攻击的基因有关。

　　

生物通报道：进化的一个基本原则是物种形成（speciation），即同一物种中的个体逐渐形成遗传和形态学特征明显不同的两个物种。这些物种中的个体也许能够交配，但不能产生后代，即便产生后代，也是不育或有缺陷的。尽管从达尔文进化理论提出之日起，人们便开始关注物种形成，但其中起主要作用的复杂分子机制到目前还没有被找到。其中一个分子机制，是马克斯普朗克发育生物学系Detlef Weigel等人最近研究的杂交坏死（hybrid necrosis）。Bomblies和Weigel在研究拟南芥（Arabidopsis thaliana）时发现了杂交坏死现象，并发现这种现象与植物负责抵抗病原体攻击的基因有关。Kirsten Bomblies博士将在7月11日下午两点举行的美国植物学家学会（American Society of Plant Biologists）会议上其最新研究进展。

植物经常需要应对环境压力，如冷、热、强酸/碱或病原体攻击等。这些压力动员防御基因，启动协助植物生存的生理反应。细胞程序性死亡便是植物应对病毒或细菌入侵的反应之一。病原体入侵的细胞很快被植物打上死亡标记，以防止被微生物用于复制和传播。这种类型的基因只有快速进化，植物才能适应条件改变和病原体突变。Bomblies和Weigel在拟南芥中发现某种抗性基因与杂种不亲和也有相关性。因为这些基因进化很快，因此可能在同一种群中存在不同形式，如果两种形式在同一个杂种后代中相遇，有可能导致杂种后代出现致死性缺陷。

生物学物种的定义是，作为一特定生物种的成员，相互间能够自由交配，并与其它物种的个体不能交配。明确两个种群为两个不同物种的原则是，二者间没有基因流通。然而，这不是突发的，是一个物种屏障逐渐形成的过程，包括不能生存的胚胎和有生育缺陷的成体，以及抑制胚胎形成的遗传不兼容。Bomblies 和Weigel所发现的这种杂交不亲和是遗传不兼容的一种，能够导致新物种形成。

因为植物繁殖经常需要外界媒介，如传粉昆虫或者风，将花粉传递到离亲代植株很远的地方，子代植物可能是两个不同物种亲代植株的杂种后代，或者是两个亲源关系相近的物种的亲代植株的后代。这种杂交后代有能够幸存下来，但也可能提前夭折或存在缺陷，因为某些亲代基因是不亲和的。在他们所研究293个阿拉伯芥植株的的900个子一代杂交后代中， 2％有严重缺陷、他们将这种现象命名为杂交坏死或杂交缺陷，除此之外还发现造成这种不兼容的基因是一种疾病抗性基因，在两个亲代中有不同的版本。

目前，研究人员已经在动物和植物中发现一些防止物种杂交的分子机制。跨过植物种间屏障的某些基因与跨过动物种间屏障的某些基因类似。这些种间屏障包括生态学因素如生殖季节、形态学差异和杂种不育。然而，负责抵抗病原体入侵的基因的自体免疫反应造成的杂交坏死现象，之前在动物中是没有发现过的，可能是植物特有的物种形成分子途径。了解这种机制不仅有助于研究植物进化历史，而且为确保遗传工程作物安全提供了有力工具。（生物通 小粥）