想要“高颜值”玉米,来这里找跳跃基因吧

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  五颜六色的玉米突变体籽粒 受访者供图

  实习生 雷浩然 记者 张 晔

  不知你有只有 注意到,从菜市场买回来的玉米,都有黄灿灿的,有的却像个大花脸,顶端夹杂着紫色、白色的玉米粒?

  随便说说,这是玉米的天性使然。玉米基因暗含全都非常活跃的转座子,它们就像一支“小画笔”,跳到哪个基因上,就会抹去那里原本的“颜色”。而且由于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。你你这俩独特的基因属性,引起了科学家们的兴趣。为了育种前要,我们都 儿不仅要抑制转座子跳跃带来的表型不稳定,一块儿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、中国农业大学宋任涛教授团队和上海大学经过7年公司战略合作 ,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,我们都 儿常常能看一遍全都五颜六色的“花玉米”。在普通人看来,这并都有那些大不了的问题图片图片,前一天吃起来口味并只有 那些不同。

  而且半个世纪前,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”,也全都转座子。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,都可不可以 从染色体上的2个多位置跳到原本位置。“转座子在生命体中广泛地占据 ,但玉米中的转座子最多,占到DNA分子的500%以上。那些具有转座能力的遗传因子,都可不可以 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和化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内外部或邻近位点时,就会引起你你这俩基因控制的功能丧失。

  前一天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,科学家发现并与否新的转座子体系——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,能只有使基因功能丧失,产生几滴 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富于的遗传资源。而且,国外学者多年前就结束以Mu转座子供体材料与全都玉米自交系杂交,从中选取 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、分离克隆好友玉米重要功能基因,进而开展功能基因组学研究的重要妙招之一。能只有说,谁拥有了大型的基因突变体库,谁就能只有走在相关研究的前沿。

  过去,国内学者对某2个多玉米性状进行研究时,前要向美国构建的UniformMu插入数据库申请突变体资源。“申请手续繁琐,且质量得只有保证,不能够国内相关领域的研究发展。”周玲说。

  从2012年起,江苏省农科院与中国农业大学便结束公司战略合作 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,全都利用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,从而形成几滴 的突变体材料。”周玲告诉记者。

  通过年复一年的杂交种植,我们都 对50000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。我们都 在2582个多突变体材料中,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,是美国插入数据库UniformMu的2倍。其中66562个位点为高质量可遗传插入,插入覆盖了玉米20242个多(45.7%)基因,其中13422个基因占据 2个多及以上的插入。与美国的同质基因库相比,覆盖面更广,可供研究的性状也更多,对未来的玉米种质优化有着深远影响。

  “我们都 儿基因突变体库还在补充完善之中,最终目标是形成5000多个突变体材料,获得更多的可遗传插入位点。”据周玲透露,你你这俩基因突变体库的插入位点,前一天对全球玉米研究人员开放共享。

[ 责编:肖春芳 ]

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