本報訊 模式植物擬南芥功能基因組學(xué)研究中，插入突變體庫是目前最直接有效的方法。而禾本科作物中的小麥和玉米由于株型大、難轉(zhuǎn)化等原因，一直沒有可用的插入突變體庫。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授安海龍團(tuán)隊以禾本科植物新興模式材料二穗短柄草入手，建立了插入突變體庫，并發(fā)現(xiàn)該方法也適用于構(gòu)建小麥、玉米的突變體庫。近日，該團(tuán)隊有關(guān)成果發(fā)表在國際知名期刊《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）上。
水稻是禾本科植物的模式物種，已有學(xué)者在研究中建立了適用于水稻的AcDs轉(zhuǎn)座子體系插入突變體庫。考慮到二穗短柄草屬于早熟禾亞科，與小麥和玉米親緣關(guān)系較近，是新興的單子葉植物模式材料，安海龍團(tuán)隊利用已知序列的水稻解離因子（Ds），構(gòu)建由激活因子（Ac）轉(zhuǎn)座酶和外源Ds轉(zhuǎn)座子組成的轉(zhuǎn)座子體系，并嘗試將其插入到二穗短柄草機(jī)體細(xì)胞內(nèi)。
該團(tuán)隊成功篩選到與外源Ds轉(zhuǎn)座子結(jié)合的突變基因材料，并以此為父本或母本進(jìn)行雜交組合，從后代中獲得了只含有外源Ds轉(zhuǎn)座子的插入突變植株（以下稱為Ds插入植株）。這些植株由于沒有Ac轉(zhuǎn)座酶，所以外源Ds轉(zhuǎn)座子不再“跳躍”，而是穩(wěn)定地插入某個基因中。他們對獲得的710個Ds插入植株進(jìn)行研究，根據(jù)Ds基因序列，測出了與其結(jié)合的710個未知基因序列，并發(fā)現(xiàn)來自同一個單株后代中Ds插入位點約90%是不同的。
由于Ds再次轉(zhuǎn)座偏好至離原插入位點近的地方，所以理論上可以在僅含Ds插入植株中導(dǎo)入Ac表達(dá)盒，再次誘變基因組中的任何基因，結(jié)合表型變化研究該基因的功能。這也意味著安海龍團(tuán)隊分離鑒定的Ds插入植株成為禾本科植物基因組功能研究的資源庫。
目前，該團(tuán)隊把構(gòu)建的由Ac轉(zhuǎn)座酶和外源Ds轉(zhuǎn)座子組成的T-DNA用在小麥、玉米研究中，也成功篩選出Ds插入植株，初步建立了有關(guān)基因功能研究資源庫。分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究人員可以利用這個資源庫，找出與小麥、玉米產(chǎn)量、質(zhì)量有關(guān)性狀變化相對應(yīng)的Ds插入植株，通過PCR技術(shù)找出Ds結(jié)合基因并研究其功能，省去了傳統(tǒng)研究中雜交、田間篩選等環(huán)節(jié)，顯著地縮短了研究時間，并且不需要保存太多的植物種子。
相關(guān)論文信息：DOI：10.1104/pp.18.00875
