發(fā)現(xiàn)夏堇花的“雀斑”變異體

后藤一壽

發(fā)現(xiàn)夏堇花的“雀斑”變異體

后藤一壽

日本花卉領(lǐng)域首席專家西島隆明研究員發(fā)表了遺傳基因位移在夏堇中的應(yīng)用成果。

基因位移引發(fā)遺傳變異。位移在基因組中插入位點(diǎn)不同，對基因表達(dá)和功能產(chǎn)生的影響不同，或削弱或增強(qiáng)，甚至可賦予新功能，導(dǎo)致基因突變或重組而產(chǎn)生新的變異個(gè)體。因此，只要發(fā)現(xiàn)基因位移活躍的個(gè)體，不用放射線、化學(xué)誘導(dǎo)等人工處理，也能得到新的突變個(gè)體。此外，根據(jù)位移基因的堿基序列，可以確定突變的某基因。

西島研究團(tuán)隊(duì)偶然發(fā)現(xiàn)了發(fā)生變異的斑狀夏堇花瓣，并命名為“雀斑”（圖1）。此變異體花瓣斑塊一旦消失，就可恢復(fù)到原來正常顏色——紫色（回復(fù)突變）。但這種變異發(fā)生頻率較高。

圖1 夏堇的正?；ㄅc變異體“雀斑”的花

分析發(fā)生變異的基因表明，Ttf1位移插入到促進(jìn)花瓣紫色色素花青素合成的TfMYB1基因組中，導(dǎo)致基因組產(chǎn)生變異從而紫色色素量減少。當(dāng)Ttf1位移從TfMYB1基因組中發(fā)生丟失，TfMYB1基因恢復(fù)正常功能，花青素合成正常，進(jìn)而花瓣顏色也恢復(fù)到原來正常的紫色。

TfMYB1基因組中轉(zhuǎn)移出的Ttf1并沒有消失，要么轉(zhuǎn)移到同基因組的其他部位，要么與其他基因組重組（圖2）。當(dāng)轉(zhuǎn)移的位點(diǎn)在編碼區(qū)或者在編碼區(qū)附近時(shí)，或者抑制該基因組的功能，或者產(chǎn)生新的功能，從而產(chǎn)生個(gè)體變異。因此，可以在雀斑的后代中發(fā)現(xiàn)若干個(gè)變異個(gè)體。

圖2 因Ttf1的轉(zhuǎn)移引起的新突變體的產(chǎn)生

夏堇基因重組較容易，基因組分析研究活躍，適合作花卉研究模式植物。利用“雀斑”為研究材料，結(jié)合已有的基礎(chǔ)研究，可能解釋主要控制花卉重要性狀的關(guān)鍵基因及解析其基因的表達(dá)模式。

此外，夏堇耐熱性強(qiáng)，無論在強(qiáng)光還是遮陰條件下，生長勢良好，自然挺立，非常適合花壇綠化。與三色堇和矮牽牛相比較，夏堇的花型和花瓣大小變異較少，因而應(yīng)用區(qū)域較窄。今后，可通過研究培育多種類型品種而擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

（李蓮花譯）