科技日报记者 吴纯新 通讯员 匡敏
9月3日，记者从华中农业大学获悉，该校果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室宁国贵教授团队取得了一项最新研究成果。该研究揭示了一个全新基因诞生的多步骤过程，以及该基因对植物表型的影响机制。这项研究不仅为新基因的挖掘提供了新的研究范式，更为从头设计新基因、改良生物性状开辟新思路。相关研究于2日发表在《细胞》上。
长期以来，科学界普遍认为，新基因是通过错误复制、融合或拆分已存在的基因而产生。然而，我国科学家经过研究发现，自然界中一个全新功能基因可以“从零开始”，经过多步骤产生。
宁国贵介绍，月季资源品类丰富，拥有数百个自然种和上万个栽培种，具有重要的园艺价值，适合作为生物多样性研究的模式植物。团队以月季为模式资源，研究发现了一个全新的基因，并命名为SCREP。研究证实该基因可以显著抑制月季花的关键芳香物质——丁香酚的合成。
这一新基因是通过千百万年多步骤“拼装”而来。大约6300万年前，同为蔷薇亚科物种的树莓里骤然出现一段无功能的“非编码DNA”。直至1600万年前，随着蔷薇属物种植物演化，这些零散片段逐步演变为可编码蛋白质的完整基因框架。一个名为MITE的“跳跃基因”插入其启动区，如同安装了“能量电池”，促使SCREP增强表达，最终影响了蔷薇属植物花香。
团队对38种涵盖野生种、古老栽培种及现代栽培种的蔷薇植物进行基因测序与香气成分分析发现：SCREP基因普遍存在于进化程度较高或经人工选育的蔷薇品种中。缺少该基因或其启动区域未插入MITE“跳跃基因”（无“能量电池”）的植株，往往能释放更浓郁的丁香酚香气。这表明，SCREP基因的有无及表达强度，是塑造蔷薇属植物多样花香“性格”的核心因素之一。
该发现不仅为月季花香性状的定向调控提供理论依据，为新基因的挖掘提供新范式，更具备广阔的合成生物学应用潜力。未来，研究有望突破传统依赖已有基因进行改良组装的技术局限，通过从头创造新基因的方式，精准改良植物性状。
（受访单位供图）
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