通过转座子标记引起插入突变，分离得到玉米和金鱼草的一些基因，该技术的推广应用，丰富了我们在植物生物学领域的知识。
在部分植物中，已通过分离突变体定位了控制发育过程的某些基因。如与日长和温度有关的控制开花的基因，决定花形与结构、植株高低、果实质量的基因。但因对其蛋白质产物、表达部位、活性态时间都一无所知，所以很难分离得到这些基因。克服这些困难的方法之一是应用插入突变体。插入使基因失活并诱导产生突变型。常用转座子作为标记分离突变的基因拷贝。转座子是可从基因的一个座位转移到另一个座位的DNA片段。本篇综述了目前用于分离转座子诱导突变体的方法和作为转座子受体的基因。
成功的转座子标记
转座子是绝大部分生物体基因组的一部分。玉米中，可检测它们作用于核染色的效果，如控制核色的基因处活性态，核表面因花色素苷的沉积呈紫色；如花色素苷合成不完全，核无色。插入转座子诱导基因突变，核无色且有紫斑。无色是由于转座子插入产生基因突变，紫色斑点是因发生回复突变。斑点数标志了营养体组织细胞中的转座频率。转座频率通常很小而且是变化的，转座也发生于形成配子的细胞组织中，频率的变化决定于转座子插入位置和切离时间。
可从已经分离的基因中诱发得到玉米转座子（Ac）。例如，蜡状基因（Wx）翻译成葡糖转移酶，在核中用于制造直链淀粉。根据核中有无淀粉的斑点特征可鉴定Ac是否插入Wx座位。克隆非突变体的基因，通过杂交增殖分离突变体及Ac因子。Ac诱发的Bz座位的突变体已通过遗传鉴定，Bz基因是编码合成花色素苷必需酶的。
由此表明，转座子标记克隆基因，首先是分离转座子及由它诱发的有价值的突变基因等。目前，转座子标记克隆基因只能在玉米和金鱼草中部分实现。许多研究小组正致力于这方面的研究，以期将转座子标记的方法扩展到其它种类的植物中，并简化鉴定转座子诱导突变的过程。
在其它植物种类中Ac的存活性
为了扩大转座子标记的应用，科学家们在其它植物中试验了Ac的转座能力。利用土壤农杆菌极易将外源DNA导入马铃薯。Ac导入后，检测它在马铃薯中的位置，可看到Ac拷贝不与原来的DNA序列相邻。这表明，Ac已从烟草基因组的插入起始位点转移了。Ac还在番茄、胡萝卜、拟南芥、毽子花中有效。类似地，另一玉米转座子Enhancer在马铃薯和烟草中也有效。金鱼草转座子Tam3在烟草中也能转座。在所有受体中，Ac有较高的转座频率和简单的结构，所以最受青睐。
Ac是一个简单的转座子
研究Ac的结构和功能有4条途径：（1）完整的顺序分析及与玉米中自发的不完整序列比较；（2）研究Ac表达的m RNA；（3）体外修饰转座子，并导入烟草中以鉴定修饰对转座能力的影响；（4）纯化由Ac表达的蛋白质分子并测定它们与Ac的关系。
Ac有4565 bp，末端含11 bp颠倒重复序列。Ac表达一段3. 5 kb的mRNA，大约由转途子中bp300~bp4301的DNA编码。该m RNA表达水平很低，可能限制了转座频率。分析mRNA的cDNA序列，它只编码一种由807个a. a组成的蛋白质。由此推测这个仅有的Ac编码蛋白是转座必需的。为研究Ac蛋白的功能，首先在昆虫细胞中大量表达Ac蛋白。结果发现蛋白与接近末端的序列相结合，表明它在转座终止时起作用，但它的确切功能不十分清楚。
经修饰的转座子导入烟草时，证实编码蛋白的序列对转座是重要的。内部缺失则无法合成蛋白并阻止转座。但同一细胞中存在同样的蛋白，仍可诱发转座。内部缺失的转座子也在玉米基因组中出现，称Ds，只能在Ac存在时转座，可认为是二元系统。
在转座子末端切除小于200 bp的DNA，即使有蛋白质，转座子仍部分或全部失活，故Ac的200 bp末端是转座必需的。Ac编码蛋白则不必由它本身表达。这种结构信息对于设计转座子标记系统并将它应用于异源种类是有价值的。
Ac的修饰
转座子标记的主要限制是插入受体基因的频率很低，可从两方面改进。
1. 增加转座频率
转座必需的序列密集在一起，给修饰Ac因子带来困难。简单地说，从控制转座的因子中分离编码Ac蛋白的基因，或Ac存在时，在两个末端之间插入任何序列修饰Ac蛋白，这与玉米中自发的两元系统（Ac，Ds）类似。Ac编码蛋白单独存在时，不能转座，但可被修饰，如玉米和马铃薯中Ac mRNA表达水平较低，除去Ac启动子代之以有较高转座频率的植物启动子，可提高转座频率。
在Ac存在下，在两个末端之间插入有典型表型的基因，如对抗生素有抗性的基因，然后用相应的药物处理，可跟踪转座，其中链霉素（spt）用得较多，插入sptr后，将基因导入植株。子代与含Ac的植株杂交得到杂种，在含spt的培养基上发芽。如无转座发生，sptr无活性，链霉素阻止叶绿体正常发育，苗呈白色。如转座子从sptr切离，基因回复活性，细胞中生成正常的叶绿体，苗子叶有绿色细胞克隆。Ac从基因中切离后，个体并不一定含有Ac。这在对Ac从P基因（P基因是果皮核周母细胞中合成花色素苷所必需的）切离的研究中被证实。其中大约有40%的结果不再含Ac。要克服它，在转座子中可插入第二个对抗生素有抗性的基因。基因切除和再插入的细胞克隆可通过链霉素和潮霉素的联合使用，加以选择。
2. 提高转座的频率
玉米中，大多数转座子移动较短的遗传图距。P基因切离的研究表明，约65%Ac的新座位与P基因有遗传相关。从Bronze基因的研究结果也得到了相似的数据。由此认为，玉米中，Ac优先转移到遗传相关的位点。以后的研究表明，Ac转座的植株子代中，Ac再插入原基因的比例相对高。所以，用转座子标记特定基因最有效的方法是从与该基因有遗传相关的转座子入手，以提高转座的频率。
转座子插入突变的鉴定
转座子标记的第一步是分离转座子插入引起的突变基因。有两种遗传学方法：定靶标记和无靶标记。
1. 定靶标记
首先分离特定的基因作为靶。可由含转座子的纯合隐性突变植株杂交得到。大量子代从母本获得有活性的基因拷贝，不出现突变表型。极少配子含插入了转座子的基因，子一代即呈突变表型。用这种方法成功分离了金鱼草deficiens座位的突变及玉米的一些转座子诱导突变。这种方法可增大分离基因的成功可能但极少。在45，000株金鱼草中，只鉴定得到17个deficiens突变。另外，在优先自体受精的植物中，不可能得到大量的杂种子代。
2. 无靶标记
无靶标记需要增加一代。例如，通过抗生素的联合使用选择到有抗性的植株，其中大部分转座子位于新座位，如果该座位在基因内，转座子使基因失活 · 这些植株是杂合体，无突变表型。通过自体受精，子一代可筛选到突变型。这种方法优于定靶标记，不仅可得到特定基因的突变，还可能发现其它有价值的突变。无靶标记的应用在玉米和金鱼草中已获成功。
分离得到突变体后，要证明确系转座子插入引起的。可通过它的不稳定性来证明，大多数由转座子插入引起的突变体回复突变会产生斑点组织和无突变的配子。最后，要鉴定诱导突变的转座子类型。在玉米和金鱼草中，由于内源转座子能诱导突变，故难鉴定。大多数玉米转座子可由自发的两元系统区分。金鱼草至少有7种不同类型的转座子，只有Tam可被鉴定。通过从突变、非突变和回复突变植株中分离DNA得到含转座子的突变表型，由此鉴定转座子的类型。
转座子应用的现状
在许多植物种类中，应用转座子分离子一些传统的生化方法难以分离的基因，如控制发育和代谢过程的基因，与植物抗病性、花的发生和发育及激素信息合成有关的基因，在此，我们只能叙述其中的一部分。
约翰 · 伊内斯学院的伊里克 · 欧恩等从金鱼草中分离得到决定花形和结构的基因，如deficiens基因，控制花瓣和雄蕊发育；floricaula基因可能控制形成花的分生组织。
一些大型合作项目正在进行中，其中一个由EC提供资金，目标是应用转座子标记从拟南芥中分离一系列基因，如分离影响花发生时间的基因并分析其特征，以期能调节重要的经济作物的开花时间。奥克兰的DNA植物工程公司可设法用转座子标记分离拟南芥种子中决定脂肪酸合成的基因。阿姆斯特丹等地的研究小组设计一个以Ac为基础的转座子标记系统，研究基因对植物病原体的抗性。这些基因的产物可探知病原体和激活抗性，有重要的经济和科学意义。
异源种类中转座子标记的潜力还没有被挖掘。许多研究小组正致力于这方面的研究，预计在不久的将来，这方面会有令人振奋的突破。
[TBTECH，1991年1月]