预测遗传突变的影响:对于番茄基因,一个加上一个不总是制作两个

番茄突变

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。信誉:Xingang Wang / Lippman Lab,CSHL / 2021

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套独特的遗传变异 - 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。

在这项研究中,Lippman和他的团队使用了Crispr,一种高度准确和有针对性的基因编辑工具,用于控制果实尺寸,SLCV3和SLWUS的两个番茄基因。他们通过移除小碎片来产生超过60个番茄突变体DNA在启动子区域,即基因附近控制基因表达的区域。在某些情况下,单个突变使番茄的大小增加了一点。有些突变对根本没有改变水果的大小。少数几个协同组合导致了果实大小的戏剧性的、不可预测的增加。利普曼说:

“农作物育种中真正的圣杯是可预测性。如果我改变这个序列,就会得到这样的效果。因为自然界在你所制造的突变附近积累了大量的其他变异,它们也分散在整个基因组中,其中许多可能会影响你所制造的特定突变。”

任何两种突变的相互作用范围模拟了在不同遗传背景下发生单一突变的后果。这种影响与在一些人类疾病中发现的影响相当,在这些疾病中,有些人可能存在某些预先存在的突变,保护他们免受致病突变的影响。

李普曼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,他们已经测量了两种个体突变之间的相互作用,但基因组有数百万种变异。李普曼希望研究足够多的可测量的相互作用,使繁殖更加可预测和有效。

参考:4月12日12月12日,自然植物
DOI:10.1038 / s41477-021-00898-x

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