模式植物擬南芥功能基因組學研究中，插入突變體庫是目前最直接有效的方法。而禾本科作物中的小麥和玉米由于株型大、難轉化等原因，一直沒有可用插入突變體庫。304永利集團有限公司生命科學學院安海龍教授團隊以禾本科植物新興模式材料二穗短柄草入手，建立了插入突變體庫，并發現該方法也適用于構建小麥、玉米的突變體庫。近日，該團隊有關成果發表在國際知名期刊《植物生理學》（Plant Physiology）上。

生產中，研究人員常常通過雜交育種的方法培育小麥、玉米等作物新品種，但這些新品種的生產表型變化到底與體內哪個或哪些基因有關？學者們把目光聚焦在功能基因組研究，通過確定大量基因序列的功能，進而揭示有關的調控網絡。前人研究表明，突變體產生與鑒定是揭示基因功能的有效手段，也就是在植物體內插入一段已知序列的DNA（例如T-DNA），在它與機體細胞內基因隨機結合時，導致被結合基因功能失活或激活，從而再根據生產性狀的變化研究該基因功能。Ac/Ds轉座子體系標簽技術是創建插入突變體庫的主要方法之一，也就是解離因子（Ds）轉座子在激活因子（Ac）轉座酶的作用下，通過切割、重新整合等一系列過程，從機體基因組的一個位置“跳躍”到另一個位置，從而與不同的基因結合。

水稻是禾本科植物的模式物種，已有學者在研究中建立了適用于水稻的Ac/Ds轉座子體系插入突變體庫。考慮到二穗短柄草屬于早熟禾亞科，與小麥和玉米親緣關系較近，是新興的單子葉植物模式材料，安海龍團隊利用已知序列的水稻Ds，構建由Ac轉座酶和外源Ds轉座子組成的轉座子體系，并嘗試將其插入到二穗短柄草機體細胞內。

結果表明，該團隊成功篩選到與外源Ds轉座子結合的突變基因材料，并以此為父本或母本進行雜交組合后代中獲得了只含有外源Ds轉座子的插入突變植株（以下稱為Ds插入植株）。這些植株由于沒有Ac轉座酶，所以外源Ds轉座子不再“跳躍”，而是穩定地插入某個基因中。他們對獲得的710個Ds插入植株進行研究，根據Ds基因序列，測出了與其結合的710個未知基因序列，并發現來自同一個單株后代中Ds插入位點約90%是不同的。

由于Ds再次轉座偏好至離原插入位點近的地方，所以理論上可以在僅含Ds插入植株中導入Ac表達盒，再次誘變基因組中的任何基因，結合表型變化研究該基因的功能。這也意味著安海龍團隊分離鑒定的Ds插入植株成為禾本科植物基因組功能研究的資源庫。

目前，該團隊把構建的由Ac轉座酶和外源Ds轉座子組成的T-DNA用在小麥、玉米研究中，也成功篩選出Ds插入植株，初步建立了有關基因功能研究資源庫。分子生物學領域的研究人員可以利用這個資源庫，找出與小麥、玉米產量、質量有關性狀變化相對應的Ds插入植株，通過PCR技術找出Ds結合基因并研究其功能，省去了傳統研究中雜交、田間篩選等環節，顯著地縮短了研究時間，并且不需要保存太多的植物種子。