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想要“高顏值”玉米，來(lái)這里找跳躍基因吧

小知識(shí)科普突變基因突變玉米形狀


想要“高顏值”玉米，來(lái)這里找跳躍基因吧



五顏六色的玉米突變體籽粒 受訪者供圖
不知你有沒(méi)有注意到 ， 從菜市場(chǎng)買回來(lái)的玉米 ， 有的是黃燦燦的 ， 有的卻像個(gè)大花臉 ， 中間夾雜著紫色、白色的玉米粒？
其實(shí) ， 這是玉米的天性使然 。 玉米基因中有很多非?；钴S的轉(zhuǎn)座子 ， 它們就像一支“小畫(huà)筆” ， 跳到哪個(gè)基因上 ， 就會(huì)抹去那里本來(lái)的“顏色” 。 因此導(dǎo)致籽粒顏色變化有一部分是轉(zhuǎn)座子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 。
轉(zhuǎn)座子改變的不僅是玉米子粒顏色 ， 還有株高、抗性、產(chǎn)量等幾乎所有性狀 。 這一獨(dú)特的基因?qū)傩?nbsp;， 引起了科學(xué)家們的興趣 。 為了育種需要 ， 我們不僅要抑制轉(zhuǎn)座子跳躍帶來(lái)的表型不穩(wěn)定 ， 同時(shí)也要利用轉(zhuǎn)座子的跳躍選育優(yōu)良品種 。
【想要“高顏值”玉米，來(lái)這里找跳躍基因吧】近日 ， 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種質(zhì)資源所趙涵研究員團(tuán)隊(duì)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)宋任濤教授團(tuán)隊(duì)和上海大學(xué)經(jīng)過(guò)7年合作 ， 創(chuàng)建了目前世界上最大的玉米轉(zhuǎn)座子插入資源庫(kù) ， 為全球玉米基因組研究提供重要遺傳資源 。 相關(guān)研究報(bào)告近日發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《植物生理學(xué)》上 。
玉米籽粒顏色變化的困惑
在日常生活中 ， 我們常常能看到一些五顏六色的“花玉米” 。 在普通人看來(lái) ， 這并不是什么大不了的問(wèn)題 ， 因?yàn)槌云饋?lái)口感并沒(méi)有什么不同 。
但是半個(gè)世紀(jì)前 ， 美國(guó)科學(xué)家芭芭拉·麥克林托克卻對(duì)此感到困惑 ， 通過(guò)堅(jiān)持不懈的研究最終發(fā)現(xiàn)了“跳躍基因” ， 也就是轉(zhuǎn)座子 。 她也憑借著對(duì)轉(zhuǎn)座子的開(kāi)創(chuàng)性研究獲得了諾貝爾獎(jiǎng) 。
轉(zhuǎn)座子是染色體上一類可移動(dòng)的DNA片段 ， 能夠從染色體上的一個(gè)位置跳到另一個(gè)位置 。 “轉(zhuǎn)座子在生命體中廣泛地存在 ， 但玉米中的轉(zhuǎn)座子最多 ， 占到DNA分子的50%以上 。 這些具有轉(zhuǎn)座能力的遺傳因子 ， 能夠引發(fā)玉米基因組重排 ， 使玉米品種遺傳多樣性增加 。 ”據(jù)江蘇省農(nóng)科院種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所副研究員周玲介紹 ， 當(dāng)轉(zhuǎn)座子跳躍到某個(gè)有功能基因內(nèi)部或鄰近位點(diǎn)時(shí) ， 就會(huì)引起這個(gè)基因控制的功能喪失 。
由于轉(zhuǎn)座子的跳躍決定著玉米性狀 ， 故而研究人員希望通過(guò)控制轉(zhuǎn)座子的跳躍 ， 獲得更加優(yōu)化的品種 。
1978年 ， 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新的轉(zhuǎn)座子體系——Mu轉(zhuǎn)座子家族 。 這是迄今為止植物中發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座活性以及誘變能力最強(qiáng)的轉(zhuǎn)座元件 。 一般轉(zhuǎn)座子跳躍影響的性狀并不明顯 ， 而當(dāng)Mu轉(zhuǎn)座子跳躍到某個(gè)基因后 ， 可以使基因功能喪失 ， 產(chǎn)生大量的突變表型 ， 形成明顯改變的性狀 。
在基因功能的研究中 ， 突變體是最直接有效的材料 。 而Mu轉(zhuǎn)座子插入突變體庫(kù)的創(chuàng)制 ， 為玉米研究者提供了豐富的遺傳資源 。 因此 ， 國(guó)外學(xué)者多年前就開(kāi)始以Mu轉(zhuǎn)座子供體材料與其他玉米自交系雜交 ， 從中挑選插入誘變?nèi)后w中的突變個(gè)體 ， 并形成插入突變體庫(kù) 。
基因突變體庫(kù)已向全球玉米研究人員開(kāi)放
構(gòu)建大型基因突變體庫(kù) ， 已成為創(chuàng)造玉米種質(zhì)、獲得突變基因、分離克隆玉米重要功能基因 ， 進(jìn)而開(kāi)展功能基因組學(xué)研究的重要方法之一 。 可以說(shuō) ， 誰(shuí)擁有了大型的基因突變體庫(kù) ， 誰(shuí)就可以走在相關(guān)研究的前沿 。

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