对于番茄基因,一个加上一个并不总是制作两个

人和西红柿都有不同的形状和尺寸。这是因为每个人都有一组独特的遗传变异 - 突变 - 影响基因的行为和功能如何。在一起,数百万个小的遗传变异使得很难预测特定突变将如何影响任何个人。冷泉港实验室(CSHL)教授和Howard Hughes医学院调查员Zach Lippman展示了西红柿的遗传变化如何影响特定突变影响植物的方式。他正在努力预测突变对不同番茄品种的影响。


不同的突变组合可以影响西红柿的大小不可预测。在此图像中,第一列显示了一个未传养的(WT)番茄。第二个和第三列显示出果子尺寸基因SLCV3的启动子(R1或R4)区域中具有单一突变的西红柿。个体突变对果实大小几乎没有影响。但这两个突变(R1 + R4)的组合产生了更大的果实。

在这项研究中,Lippman和他的团队使用了一种高度精确和靶向的基因编辑工具CRISPR,对控制果实大小的两个番茄基因SlCV3和SlWUS进行了研究。他们通过移除启动子区域(控制番茄表达的基因附近区域)的小片段DNA,产生了60多个番茄突变体。在某些情况下,个体突变会使番茄的大小增加一点。一些突变根本没有改变果实的大小。一些协同作用的组合导致了果实大小的戏剧性的,不可预测的增长。利普曼说:“作物育种的真正圣杯是可预测性。如果我改变这个序列,就会得到这样的效果。因为自然界在你所设计的突变附近积累了大量的其他变异,以及散布在整个基因组中,其中许多可能会影响你正在创造的特定突变。”

任何两种突变的这种相互作用的范围模拟了在不同的遗传背景下发生的单一突变的后果。这种效果与在一些人类疾病中发现的效果相当,有些人可能有某些预先存在的突变,保护他们免受致病突变的影响。

利马人和他的团队将继续量化个体和组合突变如何影响某些作物特征。到目前为止,它们在两个单独的突变之间测量了相互作用,但基因组有数百万变化。利斯曼希望研究足够的可测量的相互作用,使育种更加可预测和高效。

想要查询更多的信息:
冷泉港实验室
www.cshl.edu.

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