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1+1并非总等于2,西红柿基因就是一例 精选

已有 3011 次阅读 2021-4-13 11:07 |个人分类:新观察|系统分类:海外观察

1+1并非总等于2,西红柿基因就是一例

诸平 

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In tomatoes, a developmental gene called WOX9 produces flowers. However, this gene’s role was unknown in groundcherries, a close relative to the tomato plant, with sweet and sour fruit. Using the genome-editing tool CRISPR to change when, where, or how much WOX9 is made, flowering can also be increased in the groundcherry, as pictured here. The red arrows point to extra flower branches when compared to the original plant. Image: Hendelman/Lippman lab Thursday, 4 March 2021

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Tomatoes come in many sizes, colors, and flavors. CSHL Professor Zach Lippman, JHU Professor Mike Schatz, and colleagues around the world described the genetic underpinnings of 100 different types of tomatoes, including those in this photograph. Credit: Lippman lab.Wednesday, 17 June 2020

据美国冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory,简称CSHL)2021412日(美国东部时间)提供的消息,人和西红柿(番茄)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(详见The DNA tricks that gave us 100 different kinds of tomatoes),它们会影响基因的行为和功能。数以百万计的微小遗传变异加在一起使得难以预测特定突变将如何影响任何个体。CSHL教授和霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)研究员扎克·利普曼(Zach Lippman),展示了西红柿的基因变异如何影响一种特定突变对该植物的影响。他正在努力预测突变对不同西红柿品种的影响(参见WOX9: A jack of all trades)。

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Different combinations of mutations can affect the size of tomatoes unpredictably. In this image, the first column shows an unmutated (WT) tomato. The second and third columns show tomatoes with a single mutation in a region of the promoter (R1 or R4) for fruit size gene SlCV3. The individual mutations have little effect on fruit size. But the combination of these two mutations (R1 + R4) yields a much bigger fruit. Image: Xingang Wang/Lippman lab, CSHL/2021 

突变的不同组合可能会不可预测地影响西红柿的大小。在此图像中,第一列显示未突变(WT)的番茄。第二列和第三列显示了在番茄果实大小基因S1CV3的启动子区域(R1R4)具有单个突变的番茄。单个突变对果实大小影响不大。但是,这两个突变(R1 + R4)的组合产生了更大的果实。

在这项研究中,扎克·利普曼和他的团队对两个控制果实大小的番茄基因SlCV3SlWUS使用了CRISPR(一种高度精确且有针对性的基因编辑工具)。他们通过去除启​​动子区域(控制它们表达的基因附近的区域)中的少量DNA产生了60多个番茄突变体。在某些情况下,个别突变会稍微增加番茄的大小。一些突变对完全没有改变果实的大小。几种协同作用的组合导致果实大小急剧增加,且无法预测。

扎克·利普曼说:对于农作物育种而言,真正的圣杯是可预测的。如果我对该序列进行突变,我将获得这种效果。因为在你正在设计的突变附近,自然也积累了许多其他变种,以及散布在整个基因组中,其中许多可能会影响您正在创建的特定突变。

任何两个突变的相互作用范围模拟了在不同遗传背景下发生的单个突变的后果。其效果可与某些人类疾病中发现的结果相媲美,在某些人类疾病中,某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。

扎克·利普曼和他的团队将继续量化个体突变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,但是基因组具有数百万个变异。扎克·利普曼希望研究足够的可测量的相互作用,以使繁殖更可预测和更有效。上述介绍仅供参考,欲了解更多信息敬请注意访问冷泉港实验室官网(www.cshl.edu)或者相关报道




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