Tako ljudje kot paradižnik so različnih oblik in velikosti. To je zato, ker ima vsak posameznik edinstven nabor genetskih variacij - mutacij - ki vplivajo na delovanje in delovanje genov. Če seštejemo skupaj, milijoni majhnih genetskih variacij otežujejo napoved, kako bo določena mutacija vplivala na vsakega posameznika. Profesor laboratorija Cold Spring Harbour (CSHL) in raziskovalec medicinskega inštituta Howard Hughes Zach Lippman sta pokazala, kako lahko genetske razlike v paradižniku vplivajo na to, kako določena mutacija vpliva na rastlino. Prizadeva si, da bi lahko napovedal učinke mutacij na različne sorte paradižnika.
Različne kombinacije mutacij lahko nepredvidljivo vplivajo na velikost paradižnika. Na tej sliki prvi stolpec prikazuje nemutiran (WT) paradižnik. Drugi in tretji stolpec prikazujeta paradižnik z eno mutacijo v regiji promotorja (R1 ali R4) za gen velikosti ploda SlCV3. Posamezne mutacije nimajo velikega vpliva na velikost plodov. Toda kombinacija teh dveh mutacij (R1 + R4) obrodi veliko večje sadje.
V tej študiji sta Lippman in njegova ekipa uporabili CRISPR, zelo natančno in ciljno orodje za urejanje genov, na dveh genih paradižnika, ki nadzorujeta velikost plodov, SlCV3 in SlWUS. Ustvarili so več kot 60 paradižnikovih mutantov z odstranitvijo majhnih kosov DNK v regijah promotorjev, območjih v bližini genov, ki nadzorujejo njihovo izražanje. V nekaterih primerih so posamezne mutacije nekoliko povečale velikost paradižnika. Nekateri pari mutacij sploh niso spremenili velikosti plodov. Nekaj sinergijskih kombinacij je povzročilo dramatično, nepredvidljivo povečanje velikosti plodov. Lippman pravi: »Pravi sveti gral pri vsem tem za vzrejo pridelkov je predvidljivost. Če mutiram to zaporedje, bom dobil ta učinek. Ker obstaja morje drugih variant, ki jih je narava nabrala v bližini mutacije, ki jo inženirite, pa tudi razpršene po genomu, od katerih bi mnoge lahko vplivale na specifično mutacijo, ki jo ustvarjate. "
Ta obseg interakcij za kateri koli dve mutaciji modelira posledice ene same mutacije, ki se pojavi v različnih genetskih ozadjih. Učinek je primerljiv s tistim pri nekaterih človeških boleznih, kjer imajo nekateri ljudje lahko že obstoječe mutacije, ki jih ščitijo pred mutacijami, ki povzročajo bolezni.
Lippman in njegova ekipa bodo še naprej kvantificirali, kako posamezne in kombinirane mutacije vplivajo na nekatere lastnosti pridelka. Doslej so merili interakcije med dvema posameznima mutacijama, vendar imajo genomi na milijone variacij. Lippman upa, da bo preučil dovolj merljivih interakcij, da bo vzreja bolj predvidljiva in učinkovita.
Za več informacij:
Laboratorij hladnega pomladnega pristana
www.cshl.edu