宾州州立大学的研究人员认为，通过操纵一个基因的表达，遗传学家可以在某种后代遗传的植物中诱导某种形式的“压力记忆”，使它们有可能更旺盛，更强壮和更有生产力地生长。对植物育种具有重要意义。

而且由于该技术是表观遗传的-涉及现有基因的表达而不是从另一种植物引入新的遗传物质-使用该技术培育的农作物可以避开与转基因生物和食品有关的争议。

农业科学学院植物科学教授，埃伯利科学学院生物学教授萨利·麦肯齐说：“一个基因，MSH1，使我们能够访问控制广泛的植物弹性网络的物质。”“当植物遭受干旱或长期高温等压力时，它具有迅速适应环境的能力，从而在表型上变得'可塑性'或变得灵活。”

研究人员解释说，有许多方法可以使MSH1基因失活，在这种情况下，它们都起作用。在经过充分研究的植物物种中，例如拟南芥，番茄或水稻，有可能鉴定该基因的突变。在其他情况下，对于商业测试，可以设计一种使用“ RNA干扰”的转基因，以特异地靶向MSH1进行基因沉默。他们报告说，任何使MSH1沉默的方法都会产生非常相似的结果。

Mackenzie指出：“当表观遗传上修饰植物时，它们可以以尽可能简单的方式修饰许多基因。”这包括调整生物钟-检测光线并触发生长和生殖阶段-并修改激素反应以使其具有最大的灵活性，从而使其更具弹性。

在MSH1基因沉默后“检测”胁迫的植物可以调节其生长并改变根的形态，限制地上生物量，延迟开花时间并改变其对环境刺激的反应。研究人员报告说，这些反应被“记住”，并经过了许多世代的选育。

劳埃德(Lloyd)和杜蒂•哈克(Dottie Huck)的功能主持人Mackenzie说：“在我们的研究中，我们发现这种记忆状况可以由后代遗传，但仅在后代的一部分上发生-这样就有记忆和非记忆的全同胞。基因组学。“这导致可定义的基因表达变化，从而影响植物的表型'可塑性'。我们建议所有植物都具有这种能力，我们描述的条件很可能是植物如何传递环境记忆来预后代的重要组成部分。”

宾夕法尼亚州立大学植物研究所所长Mackenzie指出，通过调整植物的表观遗传结构，研究人员能够访问其弹性网络，并了解如何快速，广泛地表达基因，从而调节植物的生长以适应环境。

研究人员确定了增强根系生长和植物活力的途径-提高产量。他们今天(5月5日)在Nature Communications中展示了他们的结果。当将经过MSH1修饰的植物杂交或嫁接时，这种增强的植物活力变得非常明显。

研究人员认为，可以对植物进行表观遗传“重编程”，使其在不改变基因型的情况下以不同的方式表达基因，这构成了非传统的育种方法。由于他们现在可以识别出这种操作可能靶向的基因网络，因此研究人员报告说，植物具有旨在解决胁迫或改变生长的机制，可以访问这些机制。

研究人员将精力集中在小型开花植物拟南芥或小豆瓣菜上，这是芸苔属中白菜和芥末的近缘种。它是用于研究植物生物学的模式生物之一，也是第一批对其全部基因组进行测序的植物。拟南芥可用于基因实验，因为它的生成时间短，并且通过自花授粉可产生大量种子。研究人员培育了五代拟南芥，以研究“记忆”和“非记忆”植物。

在Mackenzie实验室正在进行的后续研究中，研究人员抑制了番茄和大豆植物中的MSH1基因，并且对嫁接实验进行了田间试验，获得了优异的收成。目前正在进行一项大规模实验，该实验正在种植MSH1修饰的低芥酸菜籽。该技术是一家名为EpiCrop Technologies Inc.的创业公司的一部分，该公司是基于MSH1技术及其在农业中的实用性共同创立的。

比尔和梅琳达·盖茨基金会，美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院都支持这项工作。