科學(xué)研究：番茄多樣性源于DNA突變
發(fā)布時間：2021-06-09
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科學(xué)研究：番茄多樣性源于DNA突變
圖片來源：Pixabay
番茄有很多不同的形狀、大小、味道，令人眼花繚亂。在一項新的研究中，科學(xué)家利用最先進的DNA測序技術(shù)，最終追溯到了導(dǎo)致這些差異的遺傳基礎(chǔ)。對100個番茄品種遺傳序列的比較發(fā)現(xiàn)，其DNA竟出現(xiàn)了數(shù)量多達23萬種突變。
美國冷泉港實驗室的植物學(xué)家、研究的合作者扎卡里·李普曼（Zachary Lippman）表示，如果能掌握讓番茄突變的方式，種植戶和科學(xué)家也將擁有改良番茄等作物的新工具。該研究在《細胞》（Cell）上發(fā)表。李普曼和同事測量并對比了各種各樣的番茄基因組序列，包括野生品種、古老的“傳家寶”式的品種以及諸多當代的品種。他們采用長讀取測序（long-read sequencing）方法，追蹤到已被復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)移后的番茄DNA大片段。這些結(jié)構(gòu)變異，極大地改變了基因組序列。但若使用以前的技術(shù)，科學(xué)家一次只能讀取一個很短的片段，而無法準確找出這些結(jié)構(gòu)變異。


圖片來源：Pixabay
吉姆·焦萬諾尼（Jim Giovannoni，并未參與這項研究）是美國博伊斯·湯普森植物研究所的植物學(xué)家。他表示，科學(xué)家已經(jīng)知道，某一給定物種的DNA能出現(xiàn)顯著的突變，但這項研究首次全面確定了其突變程度和性質(zhì)。
研究人員在確定這些突變之后，還研究了這些突變?nèi)绾斡绊懛训男再|(zhì)。他們重點研究了味道、大小和成熟難易度這三個特征。在一次測試中，該團隊找到一個可以注入煙熏味的基因，表明種植戶可按照其意愿加強或消除某一特征。在另一項實驗中，科學(xué)家利用基因編輯工具CRISPR修改DNA結(jié)構(gòu)，通過增加某一基因的復(fù)制量，讓番茄的個頭變大。最后，番茄還有一個特性，它能使番茄更易成熟，但這也會導(dǎo)致番茄產(chǎn)量下降。


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科學(xué)家針對這一特征研究了突變對其影響方式。他們展示出4個結(jié)構(gòu)變異一起可實現(xiàn)對有關(guān)基因的調(diào)節(jié)，這些基因既能保留這些特征，又能避免降低番茄的產(chǎn)量，為種植過程中實現(xiàn)兩者的平衡制定了一個科學(xué)試驗計劃。
焦萬諾尼表示，研究表明，“還有數(shù)千種與基因有關(guān)的結(jié)構(gòu)變異可用于解釋諸多重要的番茄特征——如疾病反應(yīng)、抗逆性、產(chǎn)量、性能、質(zhì)量——現(xiàn)在，這些特征都可以進行研究?！闭莆樟四膫€基因可用于調(diào)節(jié)某一特定特征，對于農(nóng)作物種植戶和遺傳學(xué)家而言，就像獲得了一個“圣杯”那樣寶貴。李普曼提到，這類研究為利用可預(yù)測的精確育種來改良作物奠定了基礎(chǔ)。
撰文：哈里尼?巴拉特（Harini Barath）
翻譯：趙歡
引進來源：環(huán)球科學(xué)



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