新世纪植物遗传学具有里程碑意义的科学事件——

到目前为止，基因组已完全弄清楚了的生物有醇母菌、线虫、果蝇以及30多种细菌，人类基因组的破译也基本接近尾声。今天，科学家们往这份名单上添加了一种植物：并在《自然》杂志上 宣布，他们已完成了拟南芥菜（Arabidopsis thaliana，一种与芥菜有亲缘关系的小草）的DNA测序。

人们对科学家选择一种野草作为生物学史上这么重要的一个里程碑似乎感到奇怪，因为它毕竟不会被用作人类食物也不会被用作家庭装饰。但拟南芥菜确实是一种非常典型的生物：遗传学家已由此学会了如何来预防小麦病害，促进番茄成熟，甚至使油菜的产量翻一番。

典型基因组

生物学家之所以信赖典型生物，是因为如果两种不同的实验在同一物种上完成，其结果最适合进行比较。理想的生物模式要求其生长和繁殖既廉价又容易，且生命周期短暂，这样研究其连续多代的试验只要几个星期或几个月就能完成。拟南芥菜（也有人叫|“水田芥”）能完全满足上述这些要求，它是20世纪80年代被科学家发现的最佳植物模式。

更重要的是，拟南芥菜是基因组最小的植物之一，其基因组被包装成5条染色体，含约1.2亿个碱基对，约为人类基因组小的三十分之一。尽管如此，其基因组测序也不是一项轻松的工作，法、英、德、美和日本等国为此花了5年时间。

这项研究最惊人的发现之一，是拟南芥菜基因组中含有许多的重复序列，真正独一无二的基因还不到一半，其余基因至少都有一个“活鬼魂"在别处出现。就这样一种选择了如此简易结构方式的植物来看，也说明植物的遗传与进化远比研究人员所想象的要复杂得多。

主题与变异

拟南芥基因组的最大价值在于它提供了植物如何构成的信息，其主题是，所有其他植物都是各种各样的变异和苦心经营的结果。因此，如果研究人员能把这种小草中某种基因如何作用的问题弄清楚，那么他们就完全有可能把这种知识应用于许多别的植物。

控制拟南芥菜籽释放的基因已显示了它是如何防止油菜之类作物过早掉果的，这一点也许能使农民每年节约数百万英镑。在拟南芥属植物中，维持遗传改良型番茄采摘前增长的基因是第一个被鉴定的。

拟南芥系谱

不过，拟南芥基因所蕴含的意义远远地超越了农业的范畴。植物和动物都被认为是从共同祖先——生活在1.6万亿年前的一种单细胞生物——进化而来的。

后来，这两界生物都进化为各种复杂的个体并转变到干旱的陆地上生活。把拟南芥基因组与动物基因组进行比较，将有助于研究人员了解这两次巨大的进化飞跃是如何发生的。

有些动物的基因在植物中是没有的，如那些负责编码某些激素受体的基因。弄清植物在没有这些基因的情况下如何运作的问题，将使我们更深刻地认识生命怎能以不同的形式存在。

医药学用途

拟南芥菜中也有些基因与动物的基因非常相似，这有助于阐明人类的相应DNA序列所担负的任务。例如，人类有一种名叫“威尔逊氏病”的遗传性疾病，患者体内的铜积聚会导致脑损害，此病由一种功能不详的基因突变所引起。而拟南芥菜中就有一种与此非常相似的基因，其产物与拟南芥菜感受激素有关，这很可能为医学研究提供一条新路。

看来，说新世纪的第一年将以这样一个堪称植物遗传学上的里程碑而开始并非言过其实。不过，确切地讲，现代遗传学的研究是100年前开始的，当时荷兰植物学家H · 德 · 佛里斯（Hugo de Vries）再次发现了最初由格雷戈尔 · 孟德尔（Gregor Mendel）研究豌豆时发现的遗传法则。

在此之前的1777年，英国植物学家和药剂师威廉 · 柯蒂斯（William Cutis）曾把拟南芥菜说成是一种“毫无特殊功效和用途”的植物；如今，可以毫不夸张地说，它是植物王国中一种无与伦比的、最富有意义的植物。

[Nature，2000年12月14日]