生物学科研竞赛课题推荐，探索生命与基因的奥秘

一直以来，国内外科学家都在探索基因的秘密，人们对基因突变有好奇也有恐惧，爱看科幻电影的同学一定对美国影片《X战警》并不陌生，这一系列影片的主角们就是由基因突变而进化的“变种人”，片头有这样几句旁白：
基因突变是生物学科必要掌握的知识点，很多同学都学过：随机性是基因突变的特性之一，然而最近有一项研究论文，将给我们带来颠覆性的认知……

基因突变并不是随机的

2022年1月12日，一篇题为“Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana”的论文发表在《Nature》上。

论文的研究人员来自德国马克斯普朗克发育生物学研究所和美国加州大学戴维斯分校等机构，他们用实验结果提出了这样一个颠覆传统基因学的观点：DNA的突变并不是随机的，在一些重要区域，基因突变的频率要更低。
这一研究结论震动了国内外的科研圈，引起了各界人士的高度重视。

“我们一直认为突变在基因组中基本上是随机的。”该论文的第一作者、加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授Grey Monroe说。“事实证明，突变是非随机的，并且在某种程度上对植物有益。这是一种全新的突变思考方向。”

为了自保！重要区域突变率更低

为了深入探究基因突变的秘密，研究团队用了三年的时间进行了大量的突变积累实验，对几百种拟南芥进行了DNA测序，发现超过一百万个基因突变。

拟南芥 • 科普
拟南芥具有染色体数目少、植株小、生命周期短、结子多等特点，是第一个实现全序列分析的植物。其碱基对只有1.2亿个（人类高达30亿个），是进行遗传学研究的理想材料。

拟南芥是全球应用最广泛的模式植物，被誉为“植物中的果蝇”。

研究人员将拟南芥培养到25代，对生长到特定时期的幼苗进行取样，分析其基因突变数据。结果令众人震惊，在这些突变中，基因组的一些特定区域突变率比其他区域降低了一半以上！

在这些突变率更低的区域中，研究人员发现一些关乎细胞生长和基因表达的必须基因的突变率下降了三分之二。
“在生物学上最重要的区域是那些受到保护免于突变的区域。”研究人员说。

这就证明植物为了生存，主动保护其最重要的基因区域，以免发生不利的突变，即证明了最中心最突破的发现：基因突变并不随机。

未来或可治愈癌症

“植物已经进化出保护其最重要区域不受突变影响的方法。”本篇论文通讯作者Detlef Weigel说。

这项发现的意义是非比寻常的，不仅可以帮助农作物遗传基因学家研究出更优质的转基因作物，更令人兴奋的是，科学家们可以通过这个实验深入研究人类如何避免细胞的有害突变，从根本上预防或有效治疗由突变引起的癌症或其他基因学疾病。

生命，是大自然最伟大的作品，人们一直探索的生命奥秘就藏在我们自己的基因中。

如果你也对生物学基因学感兴趣，不妨看看下面这个课题，在兴趣中做科研，在科研中获新知！

课题介绍

课题名称:  水稻单木酚生物合成和调控基因的全基因组鉴定

相关学科：生物学

课题介绍：过去二十年，大量证据已支持了第二丰富的陆生生物聚合物和植物次生细胞壁主要成分——木质素的生物合成途径及其使用拟南芥双子叶植物作为模型系统的调控网络。这项研究从基因分子水平出发，为单子叶植物水稻单木酚生物合成和调控途径提供新的认识。

导师介绍

• 中国科学院大学分子生物学博士；
• 硕博期间参与多项国家重点研发项目，并发表多篇SCI论文；
• 研究方向：分子生物学，精通分子生物学实验；
• 有丰富的英语学术论文写作和指导经验，以及中学生科创赛事指导经验。

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