Nii inimesi kui ka tomateid on erineva kuju ja suurusega. Seda seetõttu, et igal inimesel on ainulaadne geneetiliste variatsioonide komplekt - mutatsioonid -, mis mõjutavad geenide toimimist ja toimimist. Kokkuvõttes muudavad miljonid väikesed geneetilised variatsioonid raskeks ennustada, kuidas konkreetne mutatsioon mõjutab iga inimest. Cold Spring Harbori labori (CSHL) professor ja Howard Hughesi meditsiiniinstituudi uurija Zach Lippman näitasid, kuidas tomatite geneetilised variatsioonid võivad mõjutada seda, kuidas konkreetne mutatsioon taime mõjutab. Ta töötab selle nimel, et oleks võimalik ennustada mutatsioonide mõju erinevatele tomatisortidele.
Erinevad mutatsioonikombinatsioonid võivad tomatite suurust ettearvamatult mõjutada. Sellel pildil näitab esimene veerg muteerimata (WT) tomatit. Teises ja kolmandas veerus on näidatud tomatid, millel on ühe mutatsiooniga promootori piirkonnas (R1 või R4) vilja suuruse geen SlCV3. Üksikutel mutatsioonidel on vähe mõju puuvilja suurusele. Kuid nende kahe mutatsiooni (R1 + R4) kombinatsioon annab palju suurema vilja.
Selles uuringus kasutasid Lippman ja tema meeskond CRISPR-i, ülitäpset ja sihitud geenitöötlusvahendit, kahel tomati geenil, mis kontrollivad vilja suurust-SlCV3 ja SlWUS. Nad genereerisid üle 60 tomatimutandi, eemaldades väikesed DNA tükid promootorpiirkondadest, nende ekspressiooni kontrollivate geenide lähedalt. Mõnel juhul suurendasid üksikud mutatsioonid tomatite suurust pisut. Mõned mutatsioonipaarid ei muutnud vilja suurust üldse. Mõned sünergistlikud kombinatsioonid põhjustasid viljade suuruse dramaatilise, ettearvamatu suurenemise. Lippman ütleb: „Tõeline Püha Graal kõiges selles põllukultuuride aretuses on etteaimatavus. Kui ma seda järjestust muteerin, saan selle efekti. Kuna loodus on kogunud teisi variante, mille loodus on kogunenud teie kavandatud mutatsiooni lähedusse, aga ka laiali üle kogu genoomi, millest paljud võivad mõjutada teie loodud spetsiifilist mutatsiooni. ”
See kahe mutatsiooni koostoimevahemik modelleerib erinevates geneetilistes taustades esineva ühe mutatsiooni tagajärgi. Mõju on võrreldav mõnede inimeste haiguste puhul täheldatuga, kus mõnel inimesel võivad olla teatud juba olemasolevad mutatsioonid, mis kaitsevad neid haigusi põhjustavate mutatsioonide eest.
Lippman ja tema meeskond jätkavad kvantifitseerimist, kuidas individuaalsed ja kombineeritud mutatsioonid mõjutavad teatud põllukultuuride tunnuseid. Siiani on nad mõõtnud kahe üksiku mutatsiooni vahelist koostoimet, kuid genoomidel on miljoneid variatsioone. Lippman loodab uurida piisavalt mõõdetavaid koostoimeid, et muuta aretus etteaimatavamaks ja tõhusamaks.
Lisateave:
Cold Spring Harbour Laboratory
www.cshl.edu