▲孟德尔遗传定律(配图来自互联网)
常常被人误认为是“转基因”的圣女果,其实只是转座子“跳跃”介导(媒介传导,即把某种物质作为媒介转导某种物质)基因重排后的产物。2004年,研究者发现,控制番茄果实形状加长的SUN位点的关键基因从10号染色体跳到了7号染色体,“转座子”趁虚插入了控制果实膨大的下游基因,新整合的位点增强了下游基因的表达量,结果促进番茄果实形状伸长变成了椭圆形。
血橙中,血色的橙肉来源于花青素基因上游的一个转座子作用。这个转座子促使花青素在橙肉中表达量升高,于是加深了橙肉的颜色。葡萄中的VvmybA1基因能够控制果皮颜色,当转座子插入到紫葡萄品种卡本内的VvmybA1基因上游,因“转座子”抑制该基因的表达致使果皮变成了白色,形成了白葡萄品种霞多丽。随后转座子再次“插队”,插入的位点再次导致了DNA序列的重新排列,于是VvmybA1基因部分恢复了突变,继而又形成了红葡萄品种奥山红宝石。
转座子的跳进与跳出,促进或抑制着基因的表达,实际上也是天然转基因的过程。路边上双色的小野花、市场里花斑籽粒的玉米……这些看起来“不同寻常”的植物,都要归“功”于不安分的“转座子”。
而在所有的基因中,转座子有多少呢?人类45%的基因组有转座子来源的重复序列构成,在动植物基因组中“转座子”更是普遍存在。正因为所有生物都有基因,也由此可见,在地球数以亿万年的演化过程中,仅仅在自然条件下的“转基因”事件就一直不曾停歇过。
如法炮制的人工“转基因”作物
转基因是如何“转的”,很少能有人说明白。其实,1906年当人们发现了植物交接处经常长“瘤”时,“顺藤摸瓜”的找到了一种可植入植物细胞的细菌——农杆菌。农杆菌把自身的一小段DNA转移到了植物细胞里,继而将这段DNA整合到了植物的基因组里。因为没有代谢农杆菌DNA的途径,被“转基因”的植物便携带者这段DNA继续繁衍下去了。前北京师范大学生命科学学院教授、现任潍坊兴旺生物种业有限公司总经理、首席科学家王喜萍介绍说,农杆菌的简单又高明的方法,衍生出了人工转基因最常用的方法——农杆菌介导法。
▲植物的组织培养与遗传转化(摘自王喜萍PPT)
无论是农杆菌DNA这样的外源基因,还是转座子这样的植物自身基因,都可以在自然环境下产生“转基因”植物(包括作物),那么,人类又通过“转基因”技术对植物做了什么呢?