麦克林托克转座子的发现麦克林托克转座子的发现第一节第一节 转座子种类与鉴别转座子种类与鉴别一、转座子种类一、转座子种类自主转座子自主转座子非自主转座子非自主转座子反转录转座子反转录转座子表表12-1 玉米的玉米的3个转座遗传因子系统及其控制的部分结构基因个转座遗传因子系统及其控制的部分结构基因所属系所属系所属系所属系统统统统自主控制因自主控制因自主控制因自主控制因子子子子非自主控制因子非自主控制因子非自主控制因子非自主控制因子受控制的受控制的受控制的受控制的结结结结构基因构基因构基因构基因Dt-rDtDt-rDtDtDtrDtrDta a-ma a-m1 1 Ac-DsAc-DsAcAcDsDsa-ma-m3 3 a-m a-m4 4 a a2 2-m-m4 4 c-m c-m1 1sh-msh-m1 1 sh-m sh-m2 2 bz-m bz-m1 1 bz-m bz-m4 4wx-mwx-m1 1 wx-m wx-m5 5 wx-m wx-m6 6 wx-m wx-m7 7wx-mwx-m9 9Mp(AcMp(Ac) )DsDsP-vvP-vvM(AcM(Ac) )DsDsbzbz2 2-m-mSpmSpmSpmSpmSpmSpm( (缺缺缺缺损损损损) )a-ma-m1 1(Spm) a-m(Spm) a-m2 2 a-m a-m5 5c c2 2-m-m1 1 c c2 2-m-m2 2 a a2 2-m-m1 1 a a2 2-m-m5 5pr-mpr-m2 2 pr-m pr-m3 3 c-m c-m5 5 wx-m wx-m8 8En(SpmEn(Spm) )I Ibzbz2 2-m-m二、转座子鉴别二、转座子鉴别1、确定基因突变发生的座位、确定基因突变发生的座位2、确定转座子类型、确定转座子类型3、确定自主因子类别、确定自主因子类别4、确定转座系统、确定转座系统突变基因位点的确定突变基因位点的确定 amam(amam(花斑花斑) A2A2C1C1C2C2 a1a1A2A2C1C1C2C2 () A2A2C1C1C2C2 a1a1A2A2C1C1C2C2 (测验种测验种, ,无色无色) ) a1amA2A2C1C1C2C2a1amA2A2C1C1C2C2( (表现隐性性状表现隐性性状表现隐性性状表现隐性性状, ,证明为该位点突变证明为该位点突变证明为该位点突变证明为该位点突变, ,其他组合表现显性其他组合表现显性其他组合表现显性其他组合表现显性) ) 自主和非自主转座子的鉴别自主和非自主转座子的鉴别 a1a1(a1a1(花斑花斑) A2A2C1C1C2C2 A1A1A2A2C1C1C2C2) A2A2C1C1C2C2 A1A1A2A2C1C1C2C2A1a1A2A2C1C1C2C2A1a1A2A2C1C1C2C21A1A1(有色有色):2A1a1(有色有色):1a1a1(花斑花斑)自主转座子自主转座子 非自主转座子的鉴别非自主转座子的鉴别 AcAc a1a1( a1a1(花斑花斑) A2A2C1C1C2C2 ) A2A2C1C1C2C2 acac A1A1A2A2C1C1C2C2 A1A1A2A2C1C1C2C2AcacAcac+ A1a1(Dsds)A2A2C1C1C2C2+ A1a1(Dsds)A2A2C1C1C2C29Ac-A1-(有色有色):3Ac-a1a1(Ds花斑花斑):3acacA1- (有色有色):acaca1a1(无色无色)非自主转座子非自主转座子自交自交自主转座子的确定自主转座子的确定与已知非转座子测验种杂交与已知非转座子测验种杂交第二节第二节 重要玉米转座子系统重要玉米转座子系统一、一、Dt-rDt系统系统Dt系统是系统是30年代在墨西哥黑甜玉米中发现的，其自主控制年代在墨西哥黑甜玉米中发现的，其自主控制因子因子Dt，位于，位于9号染色体短臂末端。
至今已经发现了号染色体短臂末端至今已经发现了6个独个独立的立的Dt基因突变，它们只能特异性地引起基因突变，它们只能特异性地引起a1座某些等位基座某些等位基因的不稳定突变它的非自主控制因子为因的不稳定突变它的非自主控制因子为rDtrDt能够插入能够插入a1座，并对座，并对Dt发出的信号作出反应，引起发出的信号作出反应，引起a1的回复突变的回复突变没有活性的没有活性的a1和和a1-m，在，在dt存在时，表现是稳定的，但在存在时，表现是稳定的，但在Dt存在时，存在时，都能发生特定频率的回复突变，出现不同活性水平的都能发生特定频率的回复突变，出现不同活性水平的A1回复突变可以回复突变可以发生在个体发育的任何时期在能够产生花青素的组织，引起叶片、花发生在个体发育的任何时期在能够产生花青素的组织，引起叶片、花药、籽粒等产生大小不同的有色斑点（图药、籽粒等产生大小不同的有色斑点（图12-1） 图12-1 Dt-rDt系统对花药和叶片色素的影响图12-2 Dt-rDt系统的遗传二、二、二、二、AC-DSAC-DS系统系统系统系统自主因子自主因子AC-活化状态和失活状态活化状态和失活状态 自主转座不引起染色体断裂自主转座不引起染色体断裂非自主因子三种作用状态非自主因子三种作用状态 1、抑制结构基因表达程度不同、抑制结构基因表达程度不同 2、结构基因恢复突变时间不同、结构基因恢复突变时间不同 3、回复突变频率不同、回复突变频率不同AC与与DS互作互作AC在活化状态时可引起在活化状态时可引起DS转座，可导致染色体断裂并产生转座，可导致染色体断裂并产生 BBF循环循环图12-3 Ac因子自主转座和对Ds的控制作用图图12-4 玉米玉米9号染色体在号染色体在Ac-Ds作用下引起的染色单体作用下引起的染色单体“断裂断裂-融合融合-桥桥”循循环环图图12-7 玉米玉米C座位控制因子突变座位控制因子突变 a. 显性基因显性基因C产生有色糊粉层；产生有色糊粉层；b. Ds因子因子插入插入C座位，使座位，使C突变为突变为c-m，使糊粉层无色；，使糊粉层无色；c. 在在Ac存在时，可引起存在时，可引起Ds在在某些细胞转座，产生回复突变，故整个子粒呈现出在无色背景下散布着有色斑点。
某些细胞转座，产生回复突变，故整个子粒呈现出在无色背景下散布着有色斑点三、三、SPm系统系统自主因子自主因子-SPm非自主因子非自主因子-I自主因子作用特点自主因子作用特点-SPm分为两个部分分为两个部分抑制基因抑制基因SP：通过控制因子对结构基因的表达起到完全抑制作用：通过控制因子对结构基因的表达起到完全抑制作用增变基因增变基因m：能够引起控制因子的转座和状态变化，控制整个：能够引起控制因子的转座和状态变化，控制整个SPm因因 子转座SP和和m的互作：只有的互作：只有SP正常，正常，m才能发挥作用才能发挥作用SP正常，正常，m发生状态变化，则影响发生状态变化，则影响 回复突变发生的时间和频率，回复突变发生的时间和频率，m失活，失活，SPm不能转座，非自主因子不能转座，非自主因子I 亦不能转座，但亦不能转座，但SP可以出现活化和失活状态的周期性变化可以出现活化和失活状态的周期性变化非自主因子非自主因子I作用特点：插入结构基因时，可部分抑制结构基因表达，在作用特点：插入结构基因时，可部分抑制结构基因表达，在m基因活化时基因活化时可以转座，引起结构基因的回复突变可以转座，引起结构基因的回复突变。
图图12-9 Spm系统与结构基因系统与结构基因A的相互作用，以及玉米糊粉层的性状表现的相互作用，以及玉米糊粉层的性状表现图图12-10 不同不同Spm突变引起突变引起I因子转座时间与频率对玉米糊粉层的影响因子转座时间与频率对玉米糊粉层的影响左：转座发生得晚但频率高；中：转座发生得晚，频率低；右：转座发生得早左：转座发生得晚但频率高；中：转座发生得晚，频率低；右：转座发生得早图图12-11 Spm系统中，引变因子系统中，引变因子m失活，抑制因子失活，抑制因子Sp发生周期性变化对发生周期性变化对A基因的影响，以及引起玉米糊粉层色素的变化基因的影响，以及引起玉米糊粉层色素的变化a. 无无Spm；b. Spm存在，但存在，但m无活性；无活性；c. Spm存在，存在，m无活性，无活性，Sp发生周期性变化发生周期性变化第三节第三节 转座发生的时间与控制因子突变的性质转座发生的时间与控制因子突变的性质一、转座发生的时间一、转座发生的时间玉米果皮颜色玉米果皮颜色P基因的研究：基因的研究：P基因位于基因位于1号染色体长臂上，控制果皮和穗轴色素的形成号染色体长臂上，控制果皮和穗轴色素的形成AC即即MP可以引起此基因的回复突变。
其因转座时间不同而产生不可以引起此基因的回复突变其因转座时间不同而产生不同的表现型同的表现型图图12-13 Mp因子在染色体复制中转座的类型因子在染色体复制中转座的类型a. Mp随染色体复制而复制，没有发生转座；随染色体复制而复制，没有发生转座；b. 复制后的复制后的Mp因子转座到尚未复制的染色体上，随着染色体再复制一次，结果一条染色因子转座到尚未复制的染色体上，随着染色体再复制一次，结果一条染色 体有两个；体有两个；c. 复制后的复制后的Mp因子转座到已经完成复制的染色子体上，结果，一条染色体有两个因子转座到已经完成复制的染色子体上，结果，一条染色体有两个Mp， 另一条没有另一条没有Mp二、控制因子突变的性质（略）二、控制因子突变的性质（略）第四节第四节 转座因子的分子基础转座因子的分子基础一、分子基础一、分子基础ACDS系统系统图图12-14 带有带有Ac因子的因子的wx基因的单股基因的单股DNA与不带与不带Ac因子的回复突变因子的回复突变Wx基因单基因单股股DNA分子杂交示意：分子杂交示意：Wx基因与基因与wx基因基因大部分区段可以发生联会，形成双链只大部分区段可以发生联会，形成双链。
只有有wx上的上的Ac因子因无互补序列而形成单因子因无互补序列而形成单股环股环图15 Ac因子与三个不同Ds因子的分子组成比较 Ds-a 只在Ac大基因编码区缺失了194个核苷酸Ds-b缺失了Ac核苷酸的1/2；Ds-c只保留了Ac因子的反向重复区从分离到的几个从分离到的几个Ds因子来看，其大小差别很大第一个因子来看，其大小差别很大第一个Ds很像很像Ac，只是缺失了，只是缺失了194个核苷酸，这部分缺失恰好发生在大基因编码区由于个核苷酸，这部分缺失恰好发生在大基因编码区由于Ds的转座必须有的转座必须有Ac存存在，所以可以想象，这在，所以可以想象，这194个核苷酸的缺失，正好破坏了转座酶基因第二个个核苷酸的缺失，正好破坏了转座酶基因第二个Ds只有只有Ac长度的一半一个最小的长度的一半一个最小的Ds因子只有因子只有Ac长度的长度的1/10，仅仅包括了，仅仅包括了Ac因子因子的末端反向重复区染色体上任何具有与的末端反向重复区染色体上任何具有与Ac相似的反向末端重复序列的成分都可相似的反向末端重复序列的成分都可能起到能起到Ds的作用这部分序列很可能已经包含了全部有关转座酶需要的识别、切的作用这部分序列很可能已经包含了全部有关转座酶需要的识别、切除和转座的信息。
除和转座的信息Ac因子则不然，在结构上不可能有太大的区别，因为它必须具因子则不然，在结构上不可能有太大的区别，因为它必须具有编码和表达转座酶的能力从已经分离到的有编码和表达转座酶的能力从已经分离到的3个个Ac的情况来看，它们几乎是完的情况来看，它们几乎是完全相等的全相等的AcAc中编码转座酶的长度为中编码转座酶的长度为中编码转座酶的长度为中编码转座酶的长度为2421bp2421bp的的的的ORFORF有证据表明，有证据表明，有证据表明，有证据表明，转座酶的结合序列为目标转座酶的结合序列为目标转座酶的结合序列为目标转座酶的结合序列为目标DNADNA上的上的上的上的AAACGGGAAACGGG，并且，并且，并且，并且需要该序列需要该序列需要该序列需要该序列6 6次。