Cả người và cà chua đều có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Đó là bởi vì mỗi cá nhân đều có một tập hợp các biến thể di truyền - đột biến - ảnh hưởng đến cách các gen hoạt động và hoạt động. Được cộng lại với nhau, hàng triệu biến thể di truyền nhỏ khiến khó có thể dự đoán được một đột biến cụ thể sẽ tác động đến bất kỳ cá nhân nào. Giáo sư Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) và Điều tra viên Zach Lippman của Viện Y tế Howard Hughes đã chỉ ra cách các biến thể di truyền trong cà chua có thể ảnh hưởng đến cách một đột biến cụ thể ảnh hưởng đến cây trồng. Ông đang nghiên cứu để có thể dự đoán tác động của các đột biến trên các giống cà chua khác nhau.
Sự kết hợp khác nhau của các đột biến có thể ảnh hưởng đến kích thước của cà chua một cách khó lường. Trong hình ảnh này, cột đầu tiên hiển thị một quả cà chua (WT) chưa cắt. Cột thứ hai và thứ ba cho thấy cà chua có một đột biến duy nhất trong một vùng của promoter (R1 hoặc R4) đối với gen kích thước quả SlCV3. Các đột biến riêng lẻ ít ảnh hưởng đến kích thước quả. Nhưng sự kết hợp của hai đột biến này (R1 + R4) tạo ra một loại trái cây lớn hơn nhiều.
Trong nghiên cứu này, Lippman và nhóm của ông đã sử dụng CRISPR, một công cụ chỉnh sửa gen có mục tiêu và chính xác cao, trên hai gen cà chua kiểm soát kích thước quả, SlCV3 và SlWUS. Họ đã tạo ra hơn 60 đột biến cà chua bằng cách loại bỏ các đoạn DNA nhỏ trong vùng khởi động, các khu vực gần các gen kiểm soát sự biểu hiện của chúng. Trong một số trường hợp, các đột biến riêng lẻ đã làm tăng kích thước của quả cà chua lên một chút. Một số cặp đột biến hoàn toàn không làm thay đổi kích thước quả. Một vài sự kết hợp hiệp đồng đã gây ra sự gia tăng đáng kể, không thể đoán trước về kích thước quả. Lippman nói: “Chén Thánh thực sự trong tất cả những điều này cho việc nhân giống cây trồng là khả năng dự đoán. Nếu tôi thay đổi trình tự này, tôi sẽ nhận được hiệu ứng này. Bởi vì có một biển các biến thể khác mà tự nhiên đã tích tụ gần đột biến mà bạn đang thiết kế, cũng như nằm rải rác khắp bộ gen, nhiều trong số đó có thể ảnh hưởng đến đột biến cụ thể mà bạn đang tạo ra. "
Phạm vi tương tác này đối với hai đột biến bất kỳ mô hình hóa hậu quả của một đột biến đơn lẻ xảy ra trong các nền tảng di truyền khác nhau. Hiệu quả có thể so sánh với hiệu quả được tìm thấy trong một số bệnh ở người, trong đó một số người có thể có một số đột biến sẵn có để bảo vệ họ khỏi các đột biến gây bệnh.
Lippman và nhóm của ông sẽ tiếp tục định lượng các đột biến cá thể và kết hợp ảnh hưởng như thế nào đến các tính trạng cây trồng nhất định. Cho đến nay, họ đã đo lường sự tương tác giữa hai đột biến riêng lẻ, nhưng bộ gen có hàng triệu biến thể. Lippman hy vọng sẽ nghiên cứu đủ các tương tác có thể đo lường được để làm cho việc chăn nuôi dễ dự đoán và hiệu quả hơn.
Để biết thêm thông tin:
Phòng thí nghiệm Cảng Xuân lạnh
www.cshl.edu