当三种特定的基因突变结合起来并恰到好处地调整时，科学家们可以将番茄植物变成非常紧凑的灌木丛，非常适合都市农业。这些突变中只有两个（插入，左）缩短了通常在田间生长的藤蔓状植物，但所有三个（插入，右）都导致它们的果实像葡萄一样聚集。研究人员切掉了植物的叶子，以便更清楚地看到新西红柿。图片来源：李普曼实验室/CSHL，2019
基因编辑正在将番茄作物从田间转移到城市天际线，甚至外太空。研究人员使用 CRISPR 基因编辑优化了适合都市农业的西红柿。
农民们很快就会在储藏室、摩天大楼的屋顶甚至太空中种植像葡萄一样的西红柿。那就是如果一批新的基因编辑作物被证明与第一批一样富有成效。
冷泉港实验室教授和 HHMI 研究员 Zach Lippman 说，这项新研究的主要目标是设计出更广泛的作物，这些作物可以在城市环境或其他不适合植物生长的地方种植。 “都市农业西红柿。”
这些新的基因编辑番茄植物看起来与您在后院花园或农田中可能发现的长藤蔓完全不同。最显着的特点是它们成束、紧凑的果实。它们就像一束玫瑰被成熟的樱桃番茄取代的花束。它们也很快成熟，生产出成熟的果实，可以在 40 天内收获。你可以吃它们。
“它们的形状和尺寸都非常小，味道很好，但当然这一切都取决于个人喜好，”Lippman 说。
最重要的是，它们是环保的。
“这展示了我们如何以新的方式生产农作物，而无需尽可能多地破坏土地或添加过多的肥料流入河流和溪流，”利普曼说。 “这是一种补充方法，可以帮助在当地养活人们，同时减少碳足迹。”
这对任何关注气候变化的人来说都是个好消息。今年早些时候，联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 警告说，超过 5 亿人生活在已经因森林砍伐、天气模式变化和可耕地过度使用而退化的土地上。通过将种植世界作物的部分负担转移到城市和其他地区，绝望的土地管理不善有望减缓。
城市农业系统通常需要紧凑的植物，这些植物可以开槽或堆叠到狭小的空间中，例如仓库中的分层农业或改装的存储容器中。为了弥补受限空间限制的作物产量，城市农场可以在气候可控的条件下全年运营。这就是为什么使用可以快速种植和收获的植物是有益的。每年的收成越多，食物就越多，即使使用的空间非常小。
Lippman 和他的同事通过微调控制生殖生长和植物大小转换的两个基因，即 SELF PRUNING (SP) 和 SP5G 基因，创造了新的西红柿，这导致植物更快地停止生长，更早地开花和结果。但李普曼的实验室知道它只能修改 SP 在为更小的植物交换风味或产量之前，姐妹基因只有这么多。
“当你在玩植物成熟时，你在玩整个系统，这个系统包括糖，它们是在哪里制造的，叶子是什么，它们是如何分配的，也就是水果， ”李普曼说。
在寻找第三名球员时，李普曼的团队最近发现了 SIER 基因 ，它控制茎的长度。变异SIER 使用 CRISPR 基因编辑工具，并将其与其他两个开花基因的突变相结合，可以创造出更短的茎和极其紧凑的植物。
Lippman 正在改进这项技术，发表在最新一期的Nature Biotechnology 上 ，并希望其他人能受到启发，在猕猴桃等其他水果作物上进行尝试。通过缩短作物和收成，李普曼相信农业可以达到新的高度。
“我可以告诉你，美国宇航局的科学家们对我们的新西红柿表达了一些兴趣，”他说。
虽然第一艘前往火星的飞船可能没有自己的农场，但宇航员可能仍然可以用城市化的太空番茄来测试他们的绿色拇指。
参考：“为都市农业快速定制茄科水果作物”，Choon-Tak Kwon、Jung Heo、Zachary H. Lemmon、Yossi Capua、Samuel F. Hutton、Joyce Van Eck、Soon Ju Park 和 Zachary B. Lippman，12 月 23 日2019，自然生物技术 .
DOI：10.1038/s41587-019-0361-2
这项研究得到了霍华德休斯医学研究所、农村发展局、韩国国家研究基金会、美国农业部国家食品和农业研究所以及国家科学基金会的支持。
