为何普通玉米做不出爆米花？农大团队解开爆裂玉米基因密码
高温炙烤下，“啪”一声脆响，玉米迸裂成蓬松的爆米花。“这种能制作爆米花的玉米被称为爆裂玉米。和其他玉米种类不同，它最显著的特点就是籽粒异常坚硬。”多年来，中国农业大学农学院教授林中伟团队一直在探究爆裂玉米的进化遗传机制，研究优异种质的挖掘与利用。近日，他们首次利用先进的测序技术，解开了爆米花的基因密码。
在漫长的进化中，玉米演化出了丰富的种类，包含甜质型、糯质、爆裂等6个经典类型，其中能做成爆米花的只有爆裂玉米。“它有一层独特而坚硬的外壳，使得在高温加热时，内部水分变成的蒸汽无法轻易散出，最终压力积聚，籽粒瞬间爆裂，才能形成爆米花。”林中伟说，为了研究其独特性，团队利用高通量测序技术，首次将其基因组完整地组装出来，又从2500个基因中筛选出12个关键基因，揭开了“为什么只有爆裂玉米才能变成爆米花”的问题。
中国农业大学农学院教授林中伟
林中伟揭秘，这12个基因就像一群分工明确的工匠，各显神通来打造爆裂玉米的“超能力”。“有的基因负责加固玉米籽粒外壳；有些基因会调整玉米里蛋白质和淀粉的比例，让玉米粒变得又硬又有韧性，爆开后还能保持酥脆口感；还有基因负责增加玉米粒硬度，让玉米粒变得更结实。”他说，这些基因协同作用，打造出了“抗压外壳”和“弹性胚乳”，让爆裂玉米变成蓬松可口的爆米花。
爆裂玉米
团队还在实验中发现了一种特殊现象：单向杂交不亲和——爆裂玉米自带一套严格筛选花粉的系统，它的花粉能给其他玉米授粉结果，但其他玉米的花粉却无法让它授精结实。他们还发现了一段“倒着长”的DNA。“可以把基因想象成一条有序排列的项链，每颗珠子都有自己固定的位置和方向。但在爆裂玉米的基因中，有几颗‘珠子’顺序完全颠倒了，这导致它在和其他玉米杂交时，没法像正常情况那样交换重组，使后代种子没法正常发育。”林中伟说，这些特征让爆裂玉米在进化中保持了独特性，帮助科学家更快培育出高品质、高爆裂率的品种。
目前，林中伟团队正持续不断地从玉米种质资源中挖掘各种优异基因，并与企业联手开发基因芯片，将高爆花率、高蛋白等关键基因转化为育种标记，培育品质更高的爆裂玉米。
来源：北京日报客户端
记者：何蕊