合成“基因开关”能调控植物遗传特性

美国科罗拉多州立大学的团队成功合成出一种“基因开关”，首次实现了灵活地开启或关闭成熟植物中的关键遗传特性。相关成果发表在《ACS合成生物学》杂志上。在此之前，类似的基因调控技术仅限于细菌等单细胞生物，在多细胞植物中应用面临更大挑战，因为植物组织结构和发育过程更复杂。为实现这一目标，该团队合成了植物DNA片段，围绕关键基因构建遗传“切换系统”，并结合数学建模方法，在计算机中模拟筛选出最有效设计方案，再将选定的DNA序列导入植物体内，监测其变化以评估调控效果。这种“基因开关”就像控制电灯的开关，在外部信号作用下，可精确打开或关闭特定基因的表达。它的意义重大，首次实现了对植物基因功能的可预测、可编程调控，为未来按需设计植物功能提供了理论和技术基础。其带来的“基因电路”不仅能调控植物生命周期中芽和细胞的活动，还可广泛应用于农业、材料科学等领域。例如，农民能通过激活特定开关增强作物抗旱能力，或调控南瓜等作物的生长周期，使其提前发育并保持产量和营养价值。