科学家利用玉米基因组揭示了其秘密历史及“跳跃基因”

　　据外媒报道，人类通过语言和文化适应环境并将知识代代相传。由于玉米不能说话，所以它们会用另一种方式解决适应性问题：它们使用“跳跃基因”在几代之间重组基因。跳跃基因--现在称为转座子--是诺贝尔奖得主冷泉港实验室(CSHL)的遗传学家Barbara McClintock在20世纪40年代发现的。

　　几十年后，CSHL的科学家们仍在扩展她的工作。CSHL的兼职教授、美国农业部(USDA)的研究科学家Doreen Ware和她的同事在《科学》上发表了26种不同玉米品种的基因组序列。这些基因组描述了在现代玉米植株中发现的很大一部分遗传多样性，其中包括转座子和调控作物所需性状的基因。

　　从温带到热带，从高地到低地，玉米已经被培育在世界上不同的气候条件下生长。Ware说道：

　　“人类有大脑。我们主要的适应因素是我们转移文化和知识的能力，对吧？这就是我们应对环境的方式。植物的策略是拥有一个流动的基因组。它们跟这些转座子有着非常密切的关系，它们利用这些转座子带来新的遗传多样性，这样它们就可以处理这些事件，因为它们不能逃跑。”

　　Ware和她的同事--包括CSHL教授和HHMI研究员Rob Martienssen和CSHL教授W. Richard McCombie--在2009年绘制了第一个玉米基因组。从那时起，他们就一直在填补空白。就像大陆景观一样，基因组地图上的区域充满了各种特征，而其他区域则更像沙漠，广阔而无知。通过利用最新的技术，科学家团队绘制出了复杂的基因组图谱，甚至还包括了沙漠。这些完整的基因组使研究人员能够定位和研究重要的作物基因及调控它们使用的附近区域。Ware指出：“我们以前很少接触到玉米的监管架构。”

　　新收集揭示了玉米基因组是如何随着时间的推移而洗牌的。Ware说道：“这些基因组为我们提供了那个生命史的足迹。不同的菌株经历了不同的环境。如一些人来自热带环境，另一些人经历了特定的疾病，所有这些选择压力都留下了历史的印记。”

　　玉米是世界上最常见的农作物之一，2018年至2019年，美国玉米产量超过3.66亿吨。有了更详细的玉米基因组图，科学家们在开发应对快速变化的气候的作物方面有了先机。Ware表示：“20年后，中西部地区将不会有同样的温度分布。这些基因组为玉米遗传学提供了更广泛的见解，反过来，这也可以用来开始优化玉米从而使其在未来环境中生长。”