突变(徐大彬的博文)

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玉米是全球第一大粮食作物，同时也是重要的工业原料。日常饮食中，玉米深受人们喜爱，在玉米原产地南美洲，则是印第安人的主食。早在7000多年前，聪明印第安人就开始对玉米祖先大刍草进行驯化栽培，至今已有20多个品种，为人类做出了不可磨灭的贡献。玉米是一种高禾植物，豆类是低禾和蔓藤植物，印第安人将二者进行套种，也就是我们今天所说的间作技术，现在看起来没什么，但在当时这是了不起成就。印第安人成就了玉米，玉米则由于其丰富营养、高产量和广适性构筑了印第安文明的物质基础，因此，美洲印第安文明也可以称之为“玉米文明”。哥伦布对美洲大陆发现，使得玉米在世界范围内广泛种植成为可能。中国自十六世纪中期开始引进玉米，至明朝末年，玉米便在数十个省份种植。

20世纪30年代，玉米是最为经典的模式生物，后来由于拟南芥的异军突起，玉米研究开始没落。不过现在随着人们对粮食日益重视，玉米研究也得到了蓬勃发展。从突变体入手，对玉米基因进行克隆和功能分析是目前最为主流研究手段，因此获得一个好的突变体，则成了遗传学家们梦寐以求事情。什么是突变体呢？简单说就是性状发生了改变的材料。这些改变可能由基因突变造成，也可能由于外部环境改变影响，遗传学上所用突变体一般都是由基因突变造成。很多原创性成果，都是从发现一个突变体开始。

玉米中有很多突变体，人们关注最多是与产量有关的籽粒突变。其中有一类突变体胚乳表现出不透明或粉质柔软表型，将该类突变体称为opaque（不透明），在该类突变体中最为经典的莫过于opaque2（o2）。1964年美国普渡大学的Mertz等首先发现了o2突变体，该突变体可导致玉米中赖氨酸含量大幅上升，这对以玉米为主食的国家来说是一个福音，因为赖氨酸是人体必需氨基酸之一，长期缺乏赖氨酸会导致疲劳、虚弱、恶心、呕吐、头晕、贫血、发育迟缓。然而直到1987年，Schmidt才通过转座子方法克隆到了这个基因，该基因编码蛋白质是玉米中非常重要的一种转录调控因子，目前该基因已被广泛应用于优质蛋白玉米培育上。这类突变体从o1已命名到o15，被克隆有o1、o2、o5、o7。

下面这副照片是o2突变体，您觉得那些籽粒是突变籽粒？

我们切开看看其表型吧，下面这副图是o7突变体，哪个是突变体呢？

突变体o12的幼苗，三叶期是其最美的绽放，随后走向凋亡。

路边上卖那些甜玉米，吃起来感觉很可口香甜？您有没有考虑过煮了那么久，为什么总也煮不烂？甜玉米是由于其淀粉合成酶基因发生突变，导致籽粒内蔗糖大量积累，所以吃起来很甜，成熟晒干后籽粒不会那么饱满。我们的sugary1突变体，籽粒很甜。

与sugary1表型有些像一类玉米突变体称作shrunken突变体突变，看看下面这个突变体所在背景，真叫一个漂亮啊。懂图位克隆朋友看了肯定很开心，以该突变体籽粒作为群体，挑错种子的可能性几乎为零。

通常我们见过的玉米剥开外面包衣后就是玉米籽粒了，然而有一类玉米除了这层包衣，里面还穿了一件“衣服”，需要再次剥开后才能见到真容突变，被称为tunicate突变体。

当有一天您走在玉米地里，看到这么一株“白毛女”，您会感到新奇吗？对遗传学家来说，发现她的激动之情肯定愉悦不得了，很美。

还有很多玉米突变体，美丽异常。导师曾说过一句话：“科研是一件神圣的事情”，之前并不理解，当真正接手这些突变体后，与其朝夕为伴，才发现这些小精灵是那么美丽，虽然坏坏的，但却给我们打开了通向未知的一扇门。

图片来自玉米数据库MaizeGDB和百科，致谢。

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