近日，中国科学院植物研究所研究员郭亚龙和他的合作伙伴提出了一个“新基因通过与复制产生的新基因的合作融入现有基因控制网络”的案例。相关成果发表在国际学术期刊Molecular上 Biology and Evolution。

新基因起源于非编码序列基因，是新基因的重要来源。新基因的起源和生物功能一直是生物学研究的热点和难点。如何将新基因整合到现有的代谢网络中，然后发挥生物功能，是理解新基因起源之谜的关键。

基于郭亚龙研究小组认定的782个新基因，研究人员关注7个具有代表性的新基因。通过进化和综合功能研究，他们揭示了新基因的起源之谜。通过对整个生命史上各种特征的比较分析，他们发现新基因孙悟空在渗透和压迫的环境中(SWK)高表达能显著提高种子萌发率。这种基因代码是一种由65个氨基酸组成的蛋白质。这种蛋白质主要定位于细胞核中，也定位于细胞质和细胞膜中。AlphaFold2预测这种蛋白质只含有一种α螺旋和一个混乱的序列。

在转录组分析和突变体表达谱分析的基础上，研究人员发现SWK和拟南芥独特的复制产生的新基因CytHPPK/DHPS合作参与了两个关键的生物学通道：叶酸生物合成通道和渗透压力调节通道。SWK通过调节下游基因GSTF9的表达来消除渗透压力产生的过量过氧化氢信号，从而提高拟南芥在渗透压力下的萌发率。SWK在沼生菜肴中有一个同源序列，但在拟南芥以外的近缘种中没有同源序列。经过一系列突变，该序列在拟南芥中形成

新基因起源的核心科学问题不是如何成为一个完整的编码框基因，而是如何整合到现有的代谢网络中来承担生物功能。通过研究SWK的起源和功能，研究人员提出了“新基因通过与复制生成的新基因的合作整合到现有基因控制网络中”的案例，并进一步探讨了新基因在适应性演变中的重要性。