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9月3日，記者從華中農業大學獲悉，該校果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室寧國貴教授團隊取得了一項最新研究成果。該研究揭示了一個全新基因誕生的多步驟過程，以及該基因對植物表型的影響機制。這項研究不僅為新基因的挖掘提供了新的研究范式，更為從頭設計新基因、改良生物性狀開辟新思路。相關研究于2日發表在《細胞》上。

長期以來，科學界普遍認為，新基因是通過錯誤復制、融合或拆分已存在的基因而產生。然而，我國科學家經過研究發現，自然界中一個全新功能基因可以“從零開始”，經過多步驟產生。

寧國貴介紹，月季資源品類豐富，擁有數百個自然種和上萬個栽培種，具有重要的園藝價值，適合作為生物多樣性研究的模式植物。團隊以月季為模式資源，研究發現了一個全新的基因，并命名為SCREP。研究證實該基因可以顯著抑制月季花的關鍵芳香物質——丁香酚的合成。

這一新基因是通過千百萬年多步驟“拼裝”而來。大約6300萬年前，同為薔薇亞科物種的樹莓里驟然出現一段無功能的“非編碼DNA”。直至1600萬年前，隨著薔薇屬物種植物演化，這些零散片段逐步演變為可編碼蛋白質的完整基因框架。一個名為MITE的“跳躍基因”插入其啟動區，如同安裝了“能量電池”，促使SCREP增強表達，最終影響了薔薇屬植物花香。

團隊對38種涵蓋野生種、古老栽培種及現代栽培種的薔薇植物進行基因測序與香氣成分分析發現：SCREP基因普遍存在于進化程度較高或經人工選育的薔薇品種中。缺少該基因或其啟動區域未插入MITE“跳躍基因”（無“能量電池”）的植株，往往能釋放更濃郁的丁香酚香氣。這表明，SCREP基因的有無及表達強度，是塑造薔薇屬植物多樣花香“性格”的核心因素之一。

該發現不僅為月季花香性狀的定向調控提供理論依據，為新基因的挖掘提供新范式，更具備廣闊的合成生物學應用潛力。未來，研究有望突破傳統依賴已有基因進行改良組裝的技術局限，通過從頭創造新基因的方式，精準改良植物性狀。

（受訪單位供圖）