花粉基因只在一些玉米品种中发生自然变异

罗格斯领导的研究有助于解释某些品种的遗传不稳定性，并可能导致更好的玉米和其他作物育种。

罗格斯大学-新布伦瑞克分校和蒙特克莱尔州立大学的科学家们研究了玉米花粉中自发产生的基因突变。花粉粒是玉米植株中的雄性配子或生殖细胞。根据发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的研究，科学家们估计，每百万粒花粉中就有几个基因发生了突变。玉米穗上的雌配子没有可检测到的基因突变。

由于一种典型的玉米植株会产生约1000万粒花粉，因此，这种重要作物的某些品系或品系中的一株植物，在一个季节内，其基因组中的每个基因都会发生突变。研究报告的主要撰写人、瓦克斯曼微生物研究所(Waksman Institute of Microbiology)荣誉退休教授雨果·k·杜纳(Hugo K. Dooner)表示，在其他研究中，两种性别都没有检测到突变。

美国农业部(U.S. Department of Agriculture)的数据显示，美国是全球最大的玉米生产国，2017-18财年玉米产量约4.09亿吨，种植面积约9000万英亩。饲料谷物占美国玉米生产和使用的95%以上。玉米还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。

在所有生物体中，自发发生的突变为自然选择和进化提供了原材料。但突变如此罕见，以至于科学家们使用特殊的“突变积累”系来研究它们。罗格斯领导的研究小组发现，花粉中的突变主要是由玉米植株内的可移动逆转录转座子引起的，就像哺乳动物体内的逆转录病毒一样。逆转录病毒侵入细胞，将病毒RNA转化为DNA，并与细胞DNA融合。

杜纳说:“我们发现，玉米基因的自发突变在某些品种的花粉中出现得相对频繁，但并非所有品种的花粉中都有。”

下一步是研究逆转录转座子诱导的突变是否会导致育种家先前报道的玉米品种的遗传不稳定，以及激活玉米和其他重要作物中的逆转录转座子是否会使它们受益。

罗格斯大学微生物研究所的合作作者包括王庆虎、黄军、李玉斌和何丽梅。