Ľudia aj paradajky majú rôzne tvary a veľkosti. Je to preto, že každý jednotlivec má jedinečný súbor genetických variácií – mutácií – ktoré ovplyvňujú, ako gény fungujú a fungujú. Spolu s miliónmi malých genetických variácií je ťažké predpovedať, ako konkrétna mutácia ovplyvní každého jednotlivca. Profesor Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) a výskumník medicínskeho inštitútu Howarda Hughesa Zach Lippman ukázali, ako môžu genetické variácie v paradajkách ovplyvniť spôsob, akým špecifická mutácia ovplyvňuje rastlinu. Pracuje na tom, aby dokázal predpovedať účinky mutácií na rôzne odrody paradajok.
Rôzne kombinácie mutácií môžu nepredvídateľne ovplyvniť veľkosť paradajok. Na tomto obrázku je v prvom stĺpci znázornená nezmutovaná (WT) paradajka. Druhý a tretí stĺpec ukazuje paradajky s jedinou mutáciou v oblasti promótora (R1 alebo R4) pre gén veľkosti plodov SlCV3. Jednotlivé mutácie majú malý vplyv na veľkosť plodov. Ale kombinácia týchto dvoch mutácií (R1 + R4) prináša oveľa väčšie ovocie.
V tejto štúdii Lippman a jeho tím použili CRISPR, vysoko presný a cielený nástroj na úpravu génov, na dvoch génoch paradajok, ktoré kontrolujú veľkosť ovocia, SlCV3 a SlWUS. Vytvorili viac ako 60 paradajkových mutantov odstránením malých kúskov DNA v promótorových oblastiach, oblastiach blízko génov, ktoré riadia ich expresiu. V niektorých prípadoch jednotlivé mutácie zväčšili veľkosť paradajok o niečo málo. Niektoré páry mutácií vôbec nezmenili veľkosť plodov. Niekoľko synergických kombinácií spôsobilo dramatický, nepredvídateľný nárast veľkosti ovocia. Lippman hovorí: „Skutočným svätým grálom v tomto všetkom pre pestovanie plodín je predvídateľnosť. Ak zmutujem túto sekvenciu, získam tento efekt. Pretože existuje množstvo ďalších variantov, ktoré príroda nahromadila v blízkosti mutácie, ktorú vytvárate, a zároveň sú rozptýlené po celom genóme, z ktorých mnohé by mohli ovplyvňovať špecifickú mutáciu, ktorú vytvárate.
Tento rozsah interakcií pre akékoľvek dve mutácie modeluje dôsledky jedinej mutácie vyskytujúcej sa v rôznych genetických prostrediach. Účinok je porovnateľný s tým, ktorý sa vyskytuje pri niektorých ľudských ochoreniach, kde niektorí ľudia môžu mať určité už existujúce mutácie, ktoré ich chránia pred mutáciami spôsobujúcimi ochorenie.
Lippman a jeho tím budú pokračovať v kvantifikácii toho, ako jednotlivé a kombinované mutácie ovplyvňujú určité znaky plodín. Doteraz merali interakcie medzi dvoma individuálnymi mutáciami, no genómy majú milióny variácií. Lippman dúfa, že preštuduje dostatok merateľných interakcií, aby bol chov predvídateľnejší a efektívnejší.
Pre viac informácií:
Laboratórium prístavu pre studenú jar
www.cshl.edu