I ljudi i paradajz dolaze u različitim oblicima i veličinama. To je zato što svaki pojedinac ima jedinstven skup genetskih varijacija - mutacija - koje utječu na to kako geni djeluju i funkcioniraju. Dodano zajedno, milijuni malih genetskih varijacija otežavaju predviđanje kako će određena mutacija utjecati na bilo koju jedinku. Profesor laboratorije Cold Spring Harbor (CSHL) i istražitelj Medicinskog instituta Howard Hughes Zach Lippman pokazali su kako genetske varijacije u rajčicama mogu utjecati na način na koji određena mutacija utječe na biljku. Radi na tome da predvidi efekte mutacija na različite sorte paradajza.
Različite kombinacije mutacija mogu nepredvidljivo utjecati na veličinu paradajza. Na ovoj slici prva kolona prikazuje nemutirani (WT) paradajz. Druga i treća kolona prikazuju paradajz sa jednom mutacijom u regionu promotera (R1 ili R4) za gen veličine ploda SlCV3. Pojedinačne mutacije imaju mali utjecaj na veličinu ploda. Ali kombinacija ove dvije mutacije (R1 + R4) daje mnogo veći plod.
U ovoj studiji, Lippman i njegov tim koristili su CRISPR, visoko precizan i ciljani alat za uređivanje gena, na dva gena rajčice koji kontroliraju veličinu ploda, SlCV3 i SlWUS. Oni su generirali preko 60 mutanata rajčice uklanjanjem malih komada DNK u regijama promotora, područjima u blizini gena koji kontroliraju njihovu ekspresiju. U nekim slučajevima, pojedinačne mutacije su malo povećale veličinu paradajza. Neki parovi mutacija uopće nisu promijenili veličinu ploda. Nekoliko sinergijskih kombinacija uzrokovalo je dramatično, nepredviđeno povećanje veličine ploda. Lippman kaže: „Pravi Sveti gral u svemu ovome za uzgoj usjeva je predvidljivost. Ako mutiram ovaj slijed, postići ću ovaj efekt. Budući da postoji more drugih varijanti koje je priroda akumulirala u blizini mutacije koju inženjerirate, kao i razasute po cijelom genomu, od kojih bi mnoge mogle utjecati na specifičnu mutaciju koju stvarate. ”
Ovaj raspon interakcija za bilo koje dvije mutacije modelira posljedice jedne mutacije koja se javlja u različitim genetskim pozadinama. Učinak je uporediv s onima koji se nalaze u nekim ljudskim bolestima, gdje neki ljudi mogu imati određene već postojeće mutacije koje ih štite od mutacija koje uzrokuju bolesti.
Lippman i njegov tim nastavit će kvantificirati kako pojedinačne i kombinirane mutacije utječu na određene osobine usjeva. Do sada su mjerili interakcije između dvije pojedinačne mutacije, ali genomi imaju milijune varijacija. Lippman se nada da će proučiti dovoljno mjerljivih interakcija kako bi uzgoj bio predvidljiviji i efikasniji.
Za više informacija:
Laboratorija hladne proljeće
www.cshl.edu