數(shù)萬年來，進(jìn)化通過自然突變塑造了西紅柿。然后，人類出現(xiàn)了。幾個(gè)世紀(jì)以來，我們一直在培育和采摘具有我們喜歡的特性的西紅柿。如今，CRISPR 基因組編輯使我們能夠制造新的作物突變，進(jìn)一步改善性狀。然而，個(gè)體突變，無論是自然突變還是工程突變，都不能單獨(dú)發(fā)揮作用。每一個(gè)都在數(shù)千個(gè)所謂的“背景”突變的海洋中運(yùn)作。這些變化是進(jìn)化和農(nóng)業(yè)歷史播下的種子。如果只有一個(gè)基因就能顯著改變工程突變的預(yù)期結(jié)果呢?
現(xiàn)在，冷泉港實(shí)驗(yàn)室 (CSHL) 的一名植物遺傳學(xué)家和一名計(jì)算科學(xué)家聯(lián)手探索自然突變和 CRISPR 突變的植物育種實(shí)際上是如何可預(yù)測的。為此，他們調(diào)回了進(jìn)化時(shí)鐘。
CSHL 教授兼 HHMI 研究員 Zachary Lippman 和副教授 David McCandlish 想知道不同的自然突變和工程突變是否會(huì)對番茄大小產(chǎn)生類似的影響，具體取決于其他兩種基因突變的存在。他們利用 CRISPR 在SlCLV3基因中產(chǎn)生了一系列突變。(眾所周知，該基因的自然突變會(huì)增加果實(shí)的大小。)然后，他們將這些突變與與SlCLV3一起工作的基因中的其他突變結(jié)合起來。
他們總共培育了 46 個(gè)具有不同突變組合的番茄品系。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某些其他突變也存在時(shí)，SlCLV3突變會(huì)產(chǎn)生更可預(yù)測的影響。一個(gè)基因的突變會(huì)導(dǎo)致番茄大小發(fā)生可預(yù)測的變化，但另一個(gè)基因的突變會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的結(jié)果。值得注意的是，最有益的影響涉及幾千年前出現(xiàn)的兩種突變，它們是番茄馴化的核心。
麥坎德利什和李普曼的新研究可能有助于我們更好地理解遺傳的可預(yù)測性。但有一件事是確定的。在引入新的作物突變時(shí)，背景很重要。
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