五颜六色的玉米突变体籽粒 受访者供图
不知你有没有注意到 ， 从菜市场买回来的玉米 ， 有的是黄灿灿的 ， 有的却像个大花脸 ， 中间夹杂着紫色、白色的玉米粒？
其实 ， 这是玉米的天性使然 。 玉米基因中有很多非常活跃的转座子 ， 它们就像一支“小画笔” ， 跳到哪个基因上 ， 就会抹去那里本来的“颜色” 。 因此导致籽粒颜色变化有一部分是转座子运动产生的 。
转座子改变的不仅是玉米子粒颜色 ， 还有株高、抗性、产量等几乎所有性状 。 这一独特的基因属性 ， 引起了科学家们的兴趣 。 为了育种需要 ， 我们不仅要抑制转座子跳跃带来的表型不稳定 ， 同时也要利用转座子的跳跃选育优良品种 。
【想要“高颜值”玉米，来这里找跳跃基因吧】近日 ， 江苏省农业科学院种质资源所赵涵研究员团队、中国农业大学宋任涛教授团队和上海大学经过7年合作 ， 创建了目前世界上最大的玉米转座子插入资源库 ， 为全球玉米基因组研究提供重要遗传资源 。 相关研究报告近日发表在国际著名学术期刊《植物生理学》上 。
玉米籽粒颜色变化的困惑
在日常生活中 ， 我们常常能看到一些五颜六色的“花玉米” 。 在普通人看来 ， 这并不是什么大不了的问题 ， 因为吃起来口感并没有什么不同 。
但是半个世纪前 ， 美国科学家芭芭拉·麦克林托克却对此感到困惑 ， 通过坚持不懈的研究最终发现了“跳跃基因” ， 也就是转座子 。 她也凭借着对转座子的开创性研究获得了诺贝尔奖 。
转座子是染色体上一类可移动的DNA片段 ， 能够从染色体上的一个位置跳到另一个位置 。 “转座子在生命体中广泛地存在 ， 但玉米中的转座子最多 ， 占到DNA分子的50%以上 。 这些具有转座能力的遗传因子 ， 能够引发玉米基因组重排 ， 使玉米品种遗传多样性增加 。 ”据江苏省农科院种质资源与生物技术研究所副研究员周玲介绍 ， 当转座子跳跃到某个有功能基因内部或邻近位点时 ， 就会引起这个基因控制的功能丧失 。
由于转座子的跳跃决定着玉米性状 ， 故而研究人员希望通过控制转座子的跳跃 ， 获得更加优化的品种 。
1978年 ， 科学家发现一种新的转座子体系——Mu转座子家族 。 这是迄今为止植物中发现的转座活性以及诱变能力最强的转座元件 。 一般转座子跳跃影响的性状并不明显 ， 而当Mu转座子跳跃到某个基因后 ， 可以使基因功能丧失 ， 产生大量的突变表型 ， 形成明显改变的性状 。
在基因功能的研究中 ， 突变体是最直接有效的材料 。 而Mu转座子插入突变体库的创制 ， 为玉米研究者提供了丰富的遗传资源 。 因此 ， 国外学者多年前就开始以Mu转座子供体材料与其他玉米自交系杂交 ， 从中挑选插入诱变群体中的突变个体 ， 并形成插入突变体库 。
基因突变体库已向全球玉米研究人员开放
构建大型基因突变体库 ， 已成为创造玉米种质、获得突变基因、分离克隆玉米重要功能基因 ， 进而开展功能基因组学研究的重要方法之一 。 可以说 ， 谁拥有了大型的基因突变体库 ， 谁就可以走在相关研究的前沿 。
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