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想要“高颜值”玉米,来这里找跳跃基因吧

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】。

近【日】,江苏省农业科【学】院【种】质资源【所】赵涵研究员团队、祖【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】世界著名【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】,米【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】【可】【能】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。

【过】【去】,【国】内【学】者【对】某【一】【个】玉米性状【进】【行】研究【时】,需【要】向米【国】构建【的】UniformMu插入数据库申请突变体资源。“申请手续繁琐,且质量【得】【不】【到】保证,【不】利【于】【国】内相关领域【的】研究【发】展。”周玲【说】。

【从】2012【年】【起】,江苏省农科院与祖【国】农业【大】【学】便开始合【作】构筑由Mu【活】性系突变形【成】【的】基因突变体库。“构筑突变体资源库【的】原理,【就】【是】利【用】Mu【活】性系与【对】照【样】【本】——B73【自】交系【进】【行】杂交,采【用】转座【子】标签【分】离技术结合第【二】代高通量测序技术,【对】材料【中】【的】Mu转座【子】【进】【行】【定】位,【从】【而】形【成】【大】量【的】突变体材料。”周玲告诉记者。

通【过】【年】复【一】【年】【的】杂交【种】植,【他】【们】【对】20000【多】株【样】【本】逐【一】【进】【行】基因测序,筛选【出】2581株遗传性状显著【的】玉米,纳入基因突变体库。

【经】【过】7【年】努力,目【前】【的】突变体基因库获【得】【了】丰硕【成】果。【他】【们】【在】2581【个】突变体材料【中】,通【过】Mu标签富集【和】高通量测序技术,结合【生】物信息【学】【分】析,【以】及【大】范围内验证插入位点【的】【可】遗传性,获【得】【了】约97000【个】【可】遗传插入位点,【是】米【国】插入数据库UniformMu【的】2倍。其【中】66565【个】位点【为】高质量【可】遗传插入,插入覆盖【了】玉米20244【个】(45.7%)基因,其【中】13425【个】基因存【在】【两】【个】及【以】【上】【的】插入。与米【国】【的】【同】质基因库相比,覆盖【面】更广,【可】供研究【的】性状【也】更【多】,【对】将【来】【的】玉米【种】质优化【有】【着】深远影响。

“【我】【们】基因突变体库【还】【在】补充完善【之】【中】,最终目标【是】形【成】4000【多】【个】突变体材料,获【得】更【多】【的】【可】遗传插入位点。”据周玲透露,【这】【个】基因突变体库【的】插入位点,已【经】【对】【全】球玉米研究【人】员开放共享。( 实习【生】 雷浩然 【本】报记者 张 晔)

?? 【编辑:李赫】
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最新评论
  • 留言时间:2020-01-27 01:57:15吴忠轩 希望 唱吧!唱吧!唱的响亮,飞吧!飞吧!飞的更高,跳吧!跳吧!跳的更远;梦想就在前方,要飞飞的更高,祝你;梦想成真,事业有成。
  • 留言时间:2020-01-19 06:22:22周峙轩 期待 做事心情忌浮躁,上班没事莫迟到,一份工作做得好,用心其实很重要,职场人生要看高,发愤图强才是绝招,也许现在有点点糟,前途却是正走高,祝工作顺心。
  • 留言时间:2020-01-21 08:57:12郑妤 庆贺 一些貌似偶然的机缘,往往使一个人的生命的分量和色彩都发生变化。您的成功,似偶然,实不偶然,它闪耀着您的生命焕发出来的绚丽光彩。
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