EMS诱变拟南芥时,为什么是单一的位点?

EMS诱变拟南芥导致的突变往往不是一个单一的点,当然按照正常步骤的操作的话,突变的点也不会太多,基本上处于一个可控的状态。一般来说,我们会对进行EMS诱变的植株单株收种,这样的话所有的突变体都存在于这批种子中。然后要做的是用特定的性状来从这些种子中挑选出想要的突变体。筛选的方法多种多样,就不细说了——如果你运气好的话,你会得到一株具有你想要的性状的 突变体 ,而这个突变体的性状是由单基因控制的。是的,这个突变体是单基因控制的,这个基因因为EMS诱变坏掉了,所以表现出了你想要的性状。但是这棵突变体上可能还有10个,20个甚至更多的突变位点——其他那些突变发生在了与你关心的性状无关的位置。例如我曾经筛选出过重瓣的拟南芥,后来发现它的后代即便不重瓣,也具有我想要的性状——这说明重瓣这个基因突变只是side effect.我们为什么觉得EMS诱变拟南芥时总是单一的位点,奥秘其实在之后的遗传学手段里。当然我们首先要做的是确定这个突变是不是单基因导致的(之前只是说假设),这是一个非常简单的遗传学实验,将突变体与野生型拟南芥杂交,得到F1代,然后F1代自交,根据突变体筛选标准检测F2代的分离比。如果之前的假设是对的,你就会发现有大约有1/4的植株表现出突变体的表型,另外3/4表现出野生型的表型。当然不一定是1:3,3:1和1:2:1也是可接受的——这个从孟德尔开始遗传学家就玩得很熟,我就不解释了。这里的结果一般不会出现在paper上,所以我想找张图片来说明,结果也失败了。不过EMS筛选突变体这是必须的一步,当年的照片我当年的电脑里也有,只是一时之间找不到了。如果遗传学检测通过了,我们就会一边开始大量种突变体与不同背景的野生型(例如Col-0与L er ,或者只有我们实验室才常用的C24和L er )杂交后代,做图位克隆(这个太复杂,也无关,也就不细说了),一边开始反复做回交。是的,反复回交是有重要意义的。这里说的“回交”,其实就是用突变体和野生型杂交,然后F2代筛出有表型的后代,然后再和野生型杂交,F2代筛出有表型的后代,然后再重复这一过程……虽然拟南芥一代的时间在植物里显得非常短,但一代也还是要两三个月的时间,因此这是一个非常消耗时间和耐心的活儿。不过这样做还是有意义的——因为这样做其实一直在稀释突变体的“血统”。经过反复杂交的后代,除了我们的目的突变之外,基因组的其他部分其实已经绝大部分被野生型基因组所取代了。在这样的后代里,我们几乎可以认为只存在EMS诱导产生的1个突变位点。之所以要把背景清除干净,其实还是怕其他的基因突变会影响植株的表型。例如说我的重瓣抗卡那霉素拟南芥,控制重瓣的表型其实就不是我所感兴趣的基因表现出来的,不清理掉的话一方面对研究没什么意义,另一方面可能还会给后来的研究者带来不必要的困惑(当然我自己的话,种子青黄不接的时候用点儿开重瓣花的拟南芥赶实验,对结果其实也不会有什么影响)。当然,在现在的paper里,从EMS诱变到得到具体的突变位点和突变体植株,往往只是一句话就带过了,根本不会扯上面我说的那些遗传学工作的内容。所以如果不是对实验过程有所了解的话,的确很容易产生“只发生一个突变”的错觉。
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