瑞士洛桑大学校园内这棵高达耸立、树龄234年的“拿破仑”橡树，经历了气象和政治上的风风雨雨。当拿破仑的军队在1800年经过该镇时，这棵树还很年轻，如今已成长为雄伟的城市地标。然而，经历这一切，它的基因组在很大程度上——且令人惊讶地——保持不变。
该大学的研究人员在对这棵树不同分支的基因组进行测序后，发现了这种出乎意料的稳定性。他们的研究——于6月13日以bioRxiv预印本的形式发布，尚未经过同行评审——与越来越多的证据相吻合，表明植物能够保护其干细胞免受突变。这种机制可能对于在植物长达数百年的寿命中维持其健康至关重要。
瑞士伯尔尼大学的发育生物学家克里斯·库勒迈尔说：“如果你只是不断积累越来越多的突变，你最终会因突变崩溃而死亡。”
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每次细胞分裂时，都可能因为复制基因组时出现的错误而产生突变。动物通过在发育早期隔离生殖细胞来保护它们免受这些突变的影响。这些细胞，称为种系，然后遵循不同的发育路径，并且通常具有较低的细胞分裂率。
但是植物没有专门的种系：产生花朵生殖部分的干细胞簇也产生植物的茎和叶。因此，科学家们认为，干细胞会积累许多突变，并且长寿树木顶端较新的树枝会与底部的树枝截然不同。
枝繁叶茂
植物生物学家菲利普·雷蒙德和他在洛桑大学的团队决定使用该大学珍视的橡树来检验这一假设。他们对来自较低、较老树枝和较高、较年轻树枝上的叶子进行了基因组测序，并统计了他们在树木 DNA 中发现的单字母变化的数量。（雷蒙德拒绝接受《自然》杂志的采访，因为该论文目前正在一家科学期刊上接受评审。）
该团队发现，突变的数量远低于根据较低树枝和较高树枝之间发生的细胞分裂次数计算出的预期值。
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的植物进化生物学家丹尼尔·舍恩说：“这是一项诱人的研究。它触及了植物生物学家们一直以来都在思考的某个问题。”
捷克共和国布尔诺中欧技术研究所的植物遗传学家卡雷尔·日哈告诫说，现在断言这种现象在植物中有多普遍还为时过早。研究人员也只观察了一种遗传变化——序列的单字母变化——而没有评估其他类型的突变，例如 DNA 缺失。
南达科他州立大学布鲁金斯分校的植物进化生物学家毛伦·翁指出，该团队使用了严格的过滤器来消除测序数据中的背景噪音，并可能因此无意中遗漏了一些突变。
播下种子
这可能意味着一些突变被排除在分析之外。但日哈和翁很快指出，结果与去年发表的两项研究结果一致。在第一项研究中，由库勒迈尔领导，研究人员追踪了植物生长区域（称为分生组织）中单个干细胞的分裂。他们发现，在番茄和拟南芥中，分生组织包含一组三到四个细胞，这些细胞被隔离出来，分裂频率远低于该区域的其他细胞。另一项由日哈领导的研究也发现，拟南芥的新旧叶片之间几乎没有突变。
对于库勒迈尔来说，这些结果为困扰他20年前俄勒冈之旅以来的一个问题提供了答案。当他仰望一棵高耸入云、树龄400年的花旗松时，库勒迈尔想知道树顶的树枝与底部的树枝有何不同。“我一直认为一棵树不是一个单一的有机体，而是一个拥有不同基因组的有机体集合——更像是一个菌落，”他说。许多生态学家也有同样的看法，但现在他开始质疑自己早期的想法。
舍恩说，更清晰的植物发育图景可以帮助育种者，因为他们越来越关注长寿的多年生植物。“如果随着植物年龄的增长，突变积累可能会影响活力，我们就会想了解它，”他说。“我们需要更多这类信息。”
本文经许可转载，最初于2017年6月19日发布。