在所有生物体中，自发产生的突变为自然选择和进化提供了原材料。但突变是如此罕见，以至于科学家使用特殊的“突变积累”线路来研究它们。
美国罗格斯大学新不伦瑞克分校和蒙特克莱州立大学的科学家对玉米植株花粉中自发发生的基因突变进行了研究。他们预计每百万粒花粉中有几个基因突变，同时发现玉米穗上的雌配子没有可检测的基因突变。该成果日前发表于《美国国家科学院院刊》。
根据他们的研究，花粉基因只在一些玉米品种中自然变异，这有助于解释某些品种的遗传不稳定性。这项研究结果可能引导玉米和其他作物更好地育种。
论文主要作者、瓦克斯曼微生物研究所名誉教授Hugo K. Dooner表示，由于一个典型的玉米植株能产生大约1000万粒花粉，所以这个重要作物的某些株系会在一个季节内产生基因突变。而在另外一些株系中，雌雄两种性别都没有检测到突变。
罗格斯大学领导的研究小组发现，花粉的突变主要是由玉米植株内的移动逆转录转座子引起的，就像哺乳动物中的逆转录病毒一样。逆转录病毒侵入细胞，将其病毒RNA转化为DNA并与细胞DNA融合。
“在传统的遗传实验中，我们发现，某些玉米系的花粉中自发突变的频率出乎意料地高，而其他玉米系的花粉中则没有。其中大多数是由于基因组中少数拷贝中存在的逆转录转座子插入或缺失所致。”Dooner说道。
最有趣的是，突变的逆转录转座子在不同的玉米系间存在差异，在W22和4Co63两个玉米系中发生，但在B73或MO17中根本没有发生。这两个自交系在玉米带杂交种中广泛存在。
通过逆转录转座子连接的高通量测序，研究人员确定了Hopscotch、Magellan和Bs2玉米系的逆转录发生在活跃系花粉中的全基因组范围内，而非发生在雌性种系或体细胞组织中。
美国农业部称，美国是世界上的玉米生产国，在2017/18财年，美国9000万英亩的土地上生产了4.09亿吨玉米。玉米被加工成各种各样的食品和工业产品，包括谷物、酒精、甜味剂和副产品饲料等。饲料谷物占美国玉米生产和消费的95%以上。
玉米如此重要，这项研究揭示了玉米自发性突变的来源、频率和性质。下一步，科学家将研究转座子诱导的突变是否导致育种家先前报道的玉米系的遗传不稳定，以及激活玉米和其他重要作物的转座子是否有利于它们。
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