Bæði fólk og tómatar eru í mismunandi stærðum og gerðum. Það er vegna þess að hver einstaklingur hefur einstakt safn erfðabreytileika - stökkbreytinga - sem hafa áhrif á hvernig gen virka og virka. Milljón lítil erfðabreytileiki gerir það að verkum að erfitt er að spá fyrir um tiltekna stökkbreytingu sem mun hafa áhrif á hvern einstakling. Prófessor Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) og Zach Lippman rannsakandi Howard Hughes læknastofnunar sýndu hvernig erfðabreytileiki í tómötum getur haft áhrif á tiltekna stökkbreytingu á plöntuna. Hann vinnur að því að geta spáð fyrir um áhrif stökkbreytinga á mismunandi tómatarafbrigði.
Mismunandi samsetningar stökkbreytinga geta haft ófyrirsjáanleg áhrif á stærð tómata. Á þessari mynd sýnir fyrsti dálkurinn óbreyttan (WT) tómat. Annar og þriðji dálkurinn sýnir tómata með einni stökkbreytingu á svæði frumhópsins (R1 eða R4) fyrir ávaxtastærðargen SlCV3. Einstöku stökkbreytingarnar hafa lítil áhrif á stærð ávaxta. En samsetningin af þessum tveimur stökkbreytingum (R1 + R4) skilar mun meiri ávöxtum.
Í þessari rannsókn notuðu Lippman og teymi hans CRISPR, mjög nákvæmt og markviss genabreytingarverkfæri, á tvö tómatgen sem stjórna ávaxtastærð, SlCV3 og SlWUS. Þeir mynduðu yfir 60 tómatar stökkbrigði með því að fjarlægja litla DNA hluti á kynningarsvæðunum, svæði nálægt genunum sem stjórna tjáningu þeirra. Í sumum tilfellum jókst einstök stökkbreyting stærð tómatanna aðeins. Sum stökkbreytingapör breyttu alls ekki stærð ávaxta. Nokkrar samverkandi samsetningar ollu stórkostlegri, óútreiknaðri aukningu á stærð ávaxta. Lippman segir: „Hinn raunverulegi heilagi gral í þessu öllu fyrir ræktun ræktunar er fyrirsjáanleiki. Ef ég stökkbreytir þessari röð þá fæ ég þessi áhrif. Vegna þess að það er hafsjór af öðrum afbrigðum sem náttúran hefur safnast upp nálægt stökkbreytingunni sem þú ert að verkfæra, svo og dreifð um erfðamengið, sem mörg gætu haft áhrif á tiltekna stökkbreytingu sem þú ert að búa til.
Þetta svið milliverkana fyrir tvær stökkbreytingar líkar afleiðingum þess að ein stökkbreyting á sér stað í mismunandi erfðafræðilegum bakgrunni. Áhrifin eru sambærileg við þau sem finnast í sumum sjúkdómum í mönnum, þar sem sumt fólk getur haft ákveðnar stökkbreytingar sem fyrir eru sem vernda þær gegn stökkbreytingum sem valda sjúkdómum.
Lippman og teymi hans munu halda áfram að mæla hvernig einstakar og samsettar stökkbreytingar hafa áhrif á tiltekna uppskerueiginleika. Hingað til hafa þeir mælt milliverkanir milli tveggja einstakra stökkbreytinga en erfðamengi hafa milljónir afbrigða. Lippman vonast til að rannsaka nægjanlega mælanleg samskipti til að gera ræktun fyrirsjáanlegri og skilvirkari.
Nánari upplýsingar:
Cold Spring Harbor Laboratory
www.cshl.edu