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Cell:CRISPR基因编辑技术可用于改良西红柿品种

来源:生物谷 2017-05-24 16:23

2017年5月24日/生物谷BIOON/---从它们硕大的果实以及紧密的枝干来看,西红柿的确是几千年人为培育的成果。然而,许多单独看来很有生产价值的性状背后的基因突变结合在一起反而会产生不如人意的结果。

来自冷泉港的遗传学家Zachary Lippman与同事们在鉴定出了这些有意思的基因突变之后,希望利用CRISPR基因编辑技术对西红柿进行改造,以提高其适应环境的能力以及产量。

"这听上去很诱人",来自亚利桑那大学的植物遗传学家Rod Wing说道:"这一技术不仅仅可以用于改造西红柿,还能够用于所有作物的改良"。


(图片摘自www.pixabay.com)

腐烂的西红柿

Lippman从小对西红柿田地十分熟悉,在青少年时期,他就经常徒手摘西红柿,但他却不喜欢这个农活。"腐烂的西红柿发出的气味能够持续一整天。因此我总是盼望摘西红柿那天天会下雨"。

然而多年以后,他对于控制植物性状背后的遗传学原理的兴趣却使得自己重新回到了西红柿田中,试图寻找播种者们无意中引发的遗传变异。

1950年,研究者们在加拉帕戈斯群岛上发现了一种类似于西红柿的野生植物,该植物并没有肿胀的,被称为"节"的茎部。

节是植物的茎中最脆弱的部分,果实也因此容易掉落在地上。野生的植物依靠这一手段进行种子的传播,但对于采摘果实的农民来说可就变成了难题。因此,当时培育者们就将这一植物的性状整合入了当时的西红柿品种中,成为了无关节的西红柿。

这一新的性状随后带来了问题:当整合进入现有的西红柿品种中后,植物的开花枝长出了很多小的分支,就像一个扫帚一样。这些花消耗了植物太多的养分,导致果实产量的下降。为了解决这一问题,培育者们试图寻找其它遗传变异的植株并用于改变这一缺点。几十年后,Lippman研究组则成功地发现了该现象背后的遗传学机制。

1+1<1?

他们此前筛选了4193中不同的西红柿品种,试图找到与分支有关的类型。在这一筛选中,他们找到了两类基因。这两种基因合起来导致了分枝的过度形成,其中一个就负责关节的退化。相关结果发表在最近一期的《Cell》杂志上。

另外一个基因则是负责果实上方伞盖状叶子的形成。该性状的具体作用目前并不清楚,但研究者们认为可能与果实的增重有关。

在找到了这些基因之后,研究者们利用CRISPR基因编辑技术抑制了它们的功能。除了这两个基因之外,另外一个负责开花数量的基因也接受了改造。在众多的改造的排列组合中,作者发现其中有一部分品种的产量得到了增加。

这些发现能够帮助植物培育者们充分考虑雨中之后可能出现的负面效应,从而更加合理地设计育种方案。如今,他们正在与培育者们合作利用基因编辑技术改良西红柿的分支、花的数量以及果实的大小。"我们十分希望能够将基础科学知识应用于农业"。Lippman博士说道。(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:Sebastian Soyk et al.Bypassing Negative Epistasis on Yield in Tomato Imposed by a Domestication Gene.Cell(2017)doi.org/10.1016/j.cell.2017.04.032

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