人もトマトも形や大きさが異なります。 これは、すべての個人が、遺伝子の作用と機能に影響を与える固有の遺伝的変異(突然変異)のセットを持っているためです。 合計すると、何百万もの小さな遺伝的変異により、特定の突然変異がどのように個人に影響を与えるかを予測することは困難です。 コールドスプリングハーバーラボラトリー(CSHL)の教授でハワードヒューズ医学研究所の調査員であるザックリップマンは、トマトの遺伝的変異が特定の突然変異が植物に与える影響にどのように影響するかを示しました。 彼は、さまざまなトマトの品種に対する突然変異の影響を予測できるように取り組んでいます。
突然変異のさまざまな組み合わせは、トマトのサイズに予期せず影響を与える可能性があります。 この画像の最初の列は、変異していない(WT)トマトを示しています。 1列目と4列目は、果実サイズ遺伝子SlCV3のプロモーター領域(R1またはR4)に単一の変異があるトマトを示しています。 個々の突然変異は果実の大きさにほとんど影響を与えません。 しかし、これらXNUMXつの突然変異(RXNUMX + RXNUMX)の組み合わせは、はるかに大きな成果をもたらします。
この研究では、Lippmanと彼のチームは、果実のサイズを制御する3つのトマト遺伝子、SlCV60とSlWUSで、非常に正確でターゲットを絞った遺伝子編集ツールであるCRISPRを使用しました。 彼らは、プロモーター領域、つまりそれらの発現を制御する遺伝子の近くの領域にあるDNAの小さな断片を取り除くことによって、XNUMXを超えるトマト変異体を生成しました。 場合によっては、個々の突然変異によってトマトのサイズが少し大きくなりました。 突然変異のいくつかのペアは、果実のサイズをまったく変えませんでした。 いくつかの相乗的な組み合わせにより、果物のサイズが劇的に予測外に増加しました。 リップマン氏は次のように述べています。「作物育種におけるこれらすべての真の聖杯は予測可能性です。 このシーケンスを変更すると、この効果が得られます。 自然があなたが設計している突然変異の近くに蓄積し、ゲノム全体に散らばっている他の変種の海があるので、それらの多くはあなたが作成している特定の突然変異に影響を及ぼしている可能性があります。」
任意のXNUMXつの突然変異に対するこの範囲の相互作用は、異なる遺伝的背景で発生する単一の突然変異の結果をモデル化します。 その効果は、病気を引き起こす突然変異から彼らを保護する特定の既存の突然変異を持っているかもしれないいくつかの人間の病気に見られるものに匹敵します。
リップマンと彼のチームは、個々の突然変異と組み合わせた突然変異が特定の作物の形質にどのように影響するかを引き続き定量化します。 これまでのところ、彼らはXNUMXつの個々の突然変異間の相互作用を測定しましたが、ゲノムには何百万ものバリエーションがあります。 リップマンは、繁殖をより予測可能かつ効率的にするために十分な測定可能な相互作用を研究することを望んでいます。
詳細については:
コールドスプリングハーバーラボラトリー
www.cshl.edu