不同的突变组合会不可预测地影响番茄的大小。在这张图片中，第一列显示了一个未突变（WT）的番茄。第二栏和第三栏显示番茄果实大小基因SlCV3的启动子区域（R1或R4）有一个突变。个体突变对果实大小影响不大。但是这两个突变（R1+R4）的结合产生了一个更大的果实。
人和西红柿都有不同的形状和大小。这是因为每个人都有一组独特的遗传变异（突变），它们会影响基因的行为和功能。 数以百万计的微小遗传变异加在一起使得难以预测特定突变将如何影响任何个体。
冷泉港实验室（CSHL）教授和霍华德·休斯医学研究所研究员Zach 利普曼展示了西红柿的遗传变异如何影响特定突变影响植物的方式。他正在努力能够预测突变对不同番茄品种的影响。
在这项研究中，利普曼和他的团队对两个控制果实大小的番茄基因SlCV3和SlWUS使用了CRISPR，这是一种高度精确且有针对性的基因编辑工具。他们通过去除启动子区域（控制它们表达的基因附近的区域）中的少量DNA产生了60多个番茄突变体。
在某些情况下，个别突变会稍微增加番茄的大小。一些突变对完全没有改变果实的大小。几种协同作用的组合导致果实大小急剧增加，且无法预测。利普曼说：
“对于作物育种而言，真正的圣杯是可预测的。如果我对该序列进行突变，我将获得这种效果。因为在你正在设计的突变附近，自然界中还积聚了其他变种之海， 以及分散在整个基因组中，其中许多可能影响您正在创建的特定突变。”任何两个突变的相互作用范围可模拟在不同遗传背景下发生的单个突变的后果。这种效果可与某些人类疾病中发现的结果相媲美，在某些人类疾病中，某些人可能具有某些预先存在的突变，可以保护他们免受致病突变的影响。
利普曼和他的团队将继续量化个体和组合突变如何影响某些作物性状。到目前为止，他们已经测量了两个单独突变之间的相互作用，但是基因组有数百万个变异。利普曼希望研究足够多可测量的相互作用，使育种更具可预测性和效率。
More information: Dissecting cis-regulatory control of quantitative trait variation in a plant stem cell circuit, Nature Plants (2021). DOI: 10.1038/s41477-021-00898-x
来源：植物生物学
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