一段植物或者動(dòng)物的DNA可能包含成百上千的基因，每個(gè)基因編碼不同的蛋白質(zhì)，每個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)生物的生存或者生長都有重要意義。對(duì)于研究人員來說，如何分離單個(gè)基因并研究每個(gè)基因的功能是個(gè)真正的挑戰(zhàn)――一個(gè)往往需要在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)整年時(shí)間不斷嘗試和失敗的艱苦歷程。
　　現(xiàn)在一個(gè)Stanford University和Britain’s John Innes Centre合作研究小組發(fā)明一種新技術(shù)，能夠顯著簡化這個(gè)過程。新技術(shù)使得研究人員可以在幾個(gè)月而不是整年的時(shí)間來識(shí)別特定的基因。在6個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，研究人員完成了原本需要幾年時(shí)間才能完成的工作，并識(shí)別一個(gè)有趣的基因。他們深信這個(gè)技術(shù)推廣到其他物種上將有助于加快研究人員研究的步伐。這個(gè)新的稱為基于轉(zhuǎn)錄的克隆技術(shù)發(fā)表在2004年3月30日的PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。
　　這個(gè)新技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是應(yīng)用于類似植物這樣大而復(fù)雜的基因組上。文章作者之一的Sharon R.Long是細(xì)菌和植物分子生物學(xué)專家，也是Stanford大學(xué)School of Humanities and Sciences的系主任，她和同事一起采用新克隆技術(shù)分離并鑒定了一個(gè)苜�？芃edicago truncatula（或稱為barrel medic）在固氮過程中非常重要的基因，蒺藜狀苜蓿是豆類家族的一個(gè)成員，和紫花苜蓿、豌豆是近親。
　　苜蓿的DNA包含成千上萬的基因，用傳統(tǒng)方法找出每個(gè)基因的功能將是一個(gè)極為費(fèi)時(shí)的工作。傳統(tǒng)的植物基因組學(xué)方法采用人工誘變?nèi)缓笤趯ふ彝蛔兓�因。比如用輻射隨機(jī)處理大量種子，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)這些種子，挑選表型有變化的突變株，研究突變株的DNA直到找到這個(gè)突變基因，再進(jìn)一步研究其功能。如果研究人員想找到和根系生長有關(guān)的基因，他就要先找到根系有缺陷的突變植株再進(jìn)行無比繁瑣的大規(guī)模DNA分析，直到找到引起缺陷的突變基因。
　　所有的生物都離不開氮源，只有通過固氮菌的作用才能將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為生物可以利用的氮源。多數(shù)豆類植物允許固氮菌侵入根部形成根瘤，并和固氮菌建立互惠互利的共生關(guān)系，從而獲得充足的氮源。這也是在休耕時(shí)農(nóng)民在田間種植苜蓿作為肥料的原因。研究人員的目的是要尋找使得特定植物能夠和固氮菌形成共生的相關(guān)基因。采用傳統(tǒng)方法在苜蓿中進(jìn)行這樣的研究可能需要3到5年的時(shí)間，部分原因是這個(gè)過程需要兩代植物交叉受精培養(yǎng)。
　　為了縮短這個(gè)過程，研究人員通過逆向思維進(jìn)行推理：在正常情況下，蛋白的合成受基因的指導(dǎo)，信息是從DNA通過轉(zhuǎn)錄傳遞到RNA，由RNA攜帶遺傳信息轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中并以之為模版合成蛋白質(zhì)。突變基因的錯(cuò)誤信息傳遞得到無義的RNA并很快被降解，在突變細(xì)胞中這種RNA的含量將非常低。但是反過來這個(gè)情況是否成立呢？就是說如果突變株的某個(gè)RNA的含量非常低是否可以代表是源自于一個(gè)缺陷基因呢？如果這樣，研究人員就可以尋找表達(dá)量降低的RNA，識(shí)別其序列然后定位這個(gè)基因。
　　豆類植物如何和固氮菌交互信息依然是個(gè)迷。在某種未知的作用下根細(xì)胞可以在幾分鐘之內(nèi)識(shí)別固氮菌的信號(hào)，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度迅速升高然后慢慢降低，差不多每分鐘形成一次鈣離子峰，這樣不斷重復(fù)幾個(gè)小時(shí)。為了更好的研究這個(gè)現(xiàn)象，研究人員找到一個(gè)突變型能夠出現(xiàn)鈣離子峰但卻不能和固氮菌形成共生關(guān)系，將野生型的苜蓿和突變型進(jìn)行比較。通過基因芯片技術(shù)，研究人員檢測(cè)了兩種表型的植株中10000個(gè)基因的RNA水平，研究人員發(fā)現(xiàn)突變株的DMI3基因的RNA水平非常低，在正常細(xì)胞中DMI3基因表達(dá)的蛋白和調(diào)控鈣離子反應(yīng)的煙草植物蛋白相似。這個(gè)結(jié)果使得研究人員相信 DMI3基因和植物對(duì)鈣離子應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。上個(gè)月一個(gè)荷蘭和法國的研究小組也在Science上發(fā)表了相似的結(jié)果――他們用了幾乎4年的時(shí)間完成對(duì)DMI3的識(shí)別。而這個(gè)研究只用了6個(gè)月。
　　這個(gè)研究在深入研究固氮過程的同時(shí)，為以后鑒別克隆重要的植物基因指出了一個(gè)快速有效的方法，而且可以應(yīng)用于各種植物。