هم مردم و هم گوجه فرنگی ها در اشکال و اندازه های متفاوتی هستند. این به این دلیل است که هر فردی دارای مجموعه منحصر به فردی از تغییرات ژنتیکی - جهشها - است که بر نحوه عملکرد و عملکرد ژنها تأثیر میگذارد. در کنار هم، میلیونها تنوع ژنتیکی کوچک، پیشبینی اینکه چگونه یک جهش خاص بر هر فردی تأثیر میگذارد، دشوار است. پروفسور آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربر (CSHL) و محقق موسسه پزشکی هاوارد هیوز، زک لیپمن، نشان دادند که چگونه تغییرات ژنتیکی در گوجه فرنگی می تواند بر روشی که یک جهش خاص روی گیاه تأثیر می گذارد، تأثیر بگذارد. او در تلاش است تا بتواند اثرات جهش ها را بر روی گونه های مختلف گوجه فرنگی پیش بینی کند.
ترکیبات مختلف جهش می تواند اندازه گوجه فرنگی را به طور غیر قابل پیش بینی تحت تاثیر قرار دهد. در این تصویر، ستون اول گوجه فرنگی (WT) را نشان می دهد. ستونهای دوم و سوم گوجهفرنگیهایی را با یک جهش در ناحیهای از پروموتر (R1 یا R4) برای ژن اندازه میوه SlCV3 نشان میدهند. جهش های فردی تأثیر کمی بر اندازه میوه دارند. اما ترکیب این دو جهش (R1 + R4) میوه بسیار بزرگتری به دست می دهد.
در این مطالعه، لیپمن و تیمش از CRISPR، یک ابزار ویرایش ژن بسیار دقیق و هدفمند، روی دو ژن گوجه فرنگی که اندازه میوه را کنترل میکنند، SlCV3 و SlWUS استفاده کردند. آنها بیش از 60 جهش یافته گوجه فرنگی را با حذف تکه های کوچک DNA در نواحی پروموتر، نواحی نزدیک به ژن هایی که بیان آنها را کنترل می کنند، تولید کردند. در برخی موارد، جهش های فردی اندازه گوجه فرنگی را کمی افزایش داد. برخی از جفت جهش ها اصلاً اندازه میوه را تغییر ندادند. چند ترکیب هم افزایی باعث افزایش چشمگیر و پیش بینی نشده اندازه میوه شد. لیپمن میگوید: «جام مقدس واقعی در همه اینها برای پرورش محصولات، قابل پیشبینی است. اگر من این دنباله را جهش کنم، این اثر را دریافت خواهم کرد. زیرا این دریایی از انواع دیگر وجود دارد که طبیعت در نزدیکی جهشی که شما مهندسی میکنید و همچنین در سرتاسر ژنوم پراکنده شده است، که بسیاری از آنها میتوانند بر جهش خاصی که شما ایجاد میکنید تأثیر بگذارند.
این محدوده از تعاملات برای هر دو جهش، پیامدهای یک جهش واحد را که در زمینه های ژنتیکی مختلف رخ می دهد، مدل می کند. این اثر با مواردی که در برخی از بیماریهای انسانی یافت میشود، قابل مقایسه است، جایی که برخی افراد ممکن است دارای جهشهای از قبل موجود باشند که از آنها در برابر جهشهای بیماریزا محافظت میکند.
لیپمن و تیمش به تعیین کمیت چگونگی تأثیر جهشهای فردی و ترکیبی بر صفات خاص محصول ادامه خواهند داد. آنها تاکنون تعاملات بین دو جهش فردی را اندازه گیری کرده اند، اما ژنوم ها میلیون ها تنوع دارند. لیپمن امیدوار است که به اندازه کافی تعاملات قابل اندازه گیری را مطالعه کند تا پرورش را قابل پیش بینی تر و کارآمدتر کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر:
آزمايشگاه سرد هارموني سرد
www.cshl.edu