来源：

范德比尔特大学

概要：

遗传学家已经开发了一种有效的方法，用于鉴定生产用于保护自己免受捕食的化学弹药植物的植物基因，并且是许多重要药物的天然来源。

可卡因，尼古丁，辣椒素。

这些只是植物用作化学弹药保护自己免受捕食的成千上万个小分子（也称为专门或次要代谢物）的三个熟悉的例子。

不幸的是，鉴定植物用于制备这些生物活性化合物的基因网络，这些生物活性化合物是人们每天使用和滥用的许多药物的来源，多年来一直使科学家感到烦恼，阻碍了利用这个广泛的药典来生产新的和改善治疗。

现在，范德堡大学遗传学家认为，他们已经提出了一种有效和强大的新方法，用于识别这些难以捉摸的基因网络，这些基因网络通常由几十种不同的基因组成，可以克服这一路障。

国家科学基金会生物科学总监计划主任安妮·西尔维斯特（Anne Sylvester）说：“植物合成了大量有益于社会的生物产品，这个团队彻底革新了发现这些天然生物产品的潜力，并了解了它们的合成原理。”该基金会资助了这个调查。

革命性的新方法是建立在植物根据特定环境条件产生这些化合物的良好观察结果的基础上。

负责研究的博士后研究员Jennifer Wisecaver说：“我们假设网络中一起合作制作特定化合物的基因都将在相同的环境条件做相似的反应。

为了测试这个假设，Wisecaver - 与科尼利厄斯范德比尔特生物科学教授安东尼斯·罗卡斯（Antonis Rokas）和本科生研究员亚历山大·波罗斯基（Alexander Borowsky）合作，转向范德比尔特（Vanderbilt）在高级计算研究与教育研究中心的超级计算机，以遏制超过22,000 对8种不同模式植物物种进行基因表达研究。

“这些研究使用先进的基因组技术，可以检测植物在特定条件下开启或关闭的所有基因，如高盐度，干旱或特定捕食者或病原体的存在，”Wisecaver说。

但是从成千上万个测量数千个基因活性的实验中鉴定负责生产这些小分子的基因网络并不是微不足道的事情。范德比尔特科学家进入这个地方 他们设计了一种强大的算法，能够识别出跨越这些表达研究显示相同行为（例如，全部开启）的基因网络。

“植物细胞”杂志4月13日在线发表的题为“将基因连接到植物中的专门代谢途径的全球共表达网络方法”的文章中所描述的所有这个数字的结果是鉴定了数十种，可能甚至数百种产生小代谢物的基因途径，包括以前的实验已经确定的几种。

来自本 - 古里安大学的Jacoob Blaustein以色列沙漠研究所的Vered Tzin以及康奈尔大学博茨克斯汤普森植物研究所的乔治·詹德（James Jander）在纽约州的伊萨卡（Ithaca）帮助确认了玉米分析的预测，以及加利福尼亚大学戴维斯分校的科学家植物系的丹尼尔·克莱本斯坦帮助验证了拟南芥模拟植物系统的预测。

其分析结果与现有的理论相反，构成这些通道的基因在植物基因组上聚集在一起。Rokas说：“这个想法来自于在真菌和细菌中观察到组成这些专门的代谢途径的基因聚集在一起。然而，在植物中，这些基因似乎大部分分布在基因组中，因此，发现植物基因途径的策略将与其他生物体中发现的基因路径不同。

研究人员认为，他们的研究结果表明，这种方法“是一种新颖，丰富且未开发利用的途径，用于高通量发现植物天然产物的遗传基础和结构。

如果证明是真实的，那么它可以帮助开发新的植物性治疗剂来治疗广泛的病症和疾病。