不同的突变组合会不可预测地影响西红柿的大小。在这张图片中，第一列显示了一个未突变的 (WT) 番茄。第二列和第三列显示了在果实大小基因 SlCV3 的启动子区域（R1 或 R4）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。但是这两个突变（R1 + R4）的组合产生了更大的果实。图片来源：王新刚/Lippman 实验室，CSHL/2021
人和西红柿都有不同的形状和大小。这是因为每个人都有一组独特的遗传变异——突变——这些变异会影响基因的行为和功能。加在一起，数以百万计的小基因变异使得很难预测特定突变将如何影响任何个体。冷泉港实验室 (CSHL) 教授和霍华德休斯医学研究所研究员 Zach Lippman 展示了西红柿的遗传变异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。
在这项研究中，Lippman 和他的团队在控制果实大小的两个番茄基因 SlCV3 和 SlWUS 上使用了 CRISPR，这是一种高度准确和有针对性的基因编辑工具。他们通过去除启动子区域（靠近控制其表达的基因的区域）中的小片段 DNA 生成了 60 多个番茄突变体。在某些情况下，个别突变会稍微增加西红柿的大小。一些突变对根本没有改变果实的大小。一些协同组合导致果实大小急剧增加，出乎意料。李普曼说：
“作物育种的真正圣杯是可预测性。如果我改变这个序列，我会得到这个效果。因为自然界已经在你正在改造的突变附近积累了大量其他变体，并且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。”
任何两个突变的这种相互作用范围模拟了在不同遗传背景中发生的单个突变的后果。这种效果与在某些人类疾病中发现的效果相当，有些人可能具有某些预先存在的突变，可以保护他们免受致病突变的影响。
Lippman 和他的团队将继续量化单个和组合突变如何影响某些作物性状。到目前为止，他们已经测量了两个个体突变之间的相互作用，但基因组有数百万种变异。 Lippman 希望研究足够多的可测量相互作用，使育种更加可预测和高效。
参考：“剖析植物干细胞回路中数量性状变异的顺式调控控制”，作者：Xingang Wang、Lyndsey Aguirre、Daniel Rodríguez-Leal、Anat Hendelman、Matthias Benoit 和 Zachary B. Lippman，2021 年 4 月 12 日，Nature植物 .
DOI：10.1038/s41477-021-00898-x
