追踪玉米的跳跃基因

玉米的“跳跃基因”最终由加州大学戴维斯分校和冷泉港实验室的研究人员领导的国际团队绘制。这一发现最终有利于玉米的繁殖和生产，玉米是世界上最重要的作物之一。转座因子或转座子是可以在基因组内移动位置的DNA序列(“跳跃基因”)。诺贝尔获奖的遗传学家Barbara McClintock在20世纪40年代发现了玉米，许多科学家长期以来认为它们在遗传学中几乎没有作用。然而其他人，包括McClintock，认为基因组中的转座子可能在细胞中起重要作用，包括调节基因表达。我们现在知道，转座因子存在于大多数生物体中，占玉米基因组的 80%以上和人类基因组的近50%。

到目前为止，转座子的确切位置一直难以捉摸，主要是因为它们很难排序和组装。加州大学戴维斯分校人口生物学研究生Michelle Stitzer和植物科学教授玉米遗传学家Jeff Ross-Ibarra与Cold Spring Harbor的同事以及几所大学和基因组技术公司合作创建了一个新的玉米参考基因组，其中包括许多复杂的重复区域。他们使用的新测序技术在最近的Nature出版物中有所描述。

识别玉米中的转座因子并对其进行分类

“较早的玉米参考基因组并未确定所有重复区域，”斯蒂策说。“到目前为止，我们知道序列片段的相对位置，但不知道它们之间的所有混乱部分。这项新技术使我们能够对所有重复区域进行排序。” Stitzer开发了一种方法来识别玉米中转座子的位置，即使它们相互跳跃也是如此。“ 自然出版物专注于该技术，该技术提供了有价值的，高质量的基因组序列，”Ross-Ibarra说，“但米歇尔随后创建了计算算法来识别整个基因组中的个体转座因子，这是以前从未做过的。 “她的工作揭示了整个转座子的生态，完成了复杂的竞争和合作关系。这使我们能够开始理解基因组作为生态系统的丰富生物多样性。”

明尼苏达大学教授兼“ 自然 ” 杂志的共同作者纳森·斯普林格指出，“米歇尔在玉米中鉴定和分类全部转座因子的新方法应该会带来新的基本生物学发现。”

转座子研究中的新窗口

斯蒂策说，转座子可以根据它们在基因组中的位置来调节和改变附近基因的表达。“知道这一点非常重要，但是当我们无法弄清楚它们在基因组序列中的位置时很难确定。”

已知转座子插入及其对基因表达的影响会影响玉米植物与其环境相互作用的方式。例如，不同的转座子插入赋予干旱耐受性，改变开花时间，在有毒的富含铝的土壤中生长的能力，并且通过破坏对热带长日的敏感性使玉米扩散到温带纬度。并且广泛地说，转座因子插入已被证明可以在压力条件下改变基因表达。但是这些具有已知功能结果的插入仅代表玉米基因组中数十万个转座因子中的少数几个。

普渡大学教授Damon Lisch研究植物转座因子的调控和进化，他说：“我们根本无法理解植物基因组的复杂性，除非我们能够识别转座因子。米歇尔的工作提供了一个宝贵的路线图，使我们能够开始解开构成玉米基因组的所有遗传元素的多样性。“

Ross-Ibarra说现在玉米基因组已经完全测序并且转座子位置已经确定，一个新的研究领域正在超越单个基因在玉米中的作用 - 决定个体转座子的作用。