ทั้งคนและมะเขือเทศมีรูปร่างและขนาดต่างกัน นั่นก็เพราะว่าแต่ละคนมีความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน—การกลายพันธุ์—ซึ่งส่งผลต่อการกระทำและการทำงานของยีน เมื่อรวมกันแล้ว ความผันแปรทางพันธุกรรมเล็กๆ น้อยๆ นับล้านทำให้ยากต่อการคาดเดาว่าการกลายพันธุ์จะส่งผลกระทบต่อบุคคลอย่างไร ศาสตราจารย์ Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) และนักวิจัยจากสถาบัน Howard Hughes Medical Institute Zach Lippman ได้แสดงให้เห็นว่าการแปรผันทางพันธุกรรมในมะเขือเทศสามารถมีอิทธิพลต่อการกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อพืชได้อย่างไร เขากำลังทำงานเพื่อทำนายผลของการกลายพันธุ์ของมะเขือเทศพันธุ์ต่างๆ
การกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อขนาดของมะเขือเทศอย่างคาดไม่ถึง ในภาพนี้ คอลัมน์แรกแสดงมะเขือเทศที่ยังไม่กลายพันธุ์ (WT) คอลัมน์ที่สองและสามแสดงมะเขือเทศที่มีการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวในบริเวณโปรโมเตอร์ (R1 หรือ R4) สำหรับยีนขนาดผล SlCV3 การกลายพันธุ์แต่ละครั้งมีผลเพียงเล็กน้อยต่อขนาดของผล แต่การรวมกันของการกลายพันธุ์ทั้งสองนี้ (R1 + R4) ให้ผลที่ใหญ่กว่ามาก
ในการศึกษานี้ Lippman และทีมของเขาใช้ CRISPR ซึ่งเป็นเครื่องมือแก้ไขยีนที่แม่นยำและตรงเป้าหมาย กับยีนมะเขือเทศ 3 ยีนที่ควบคุมขนาดผล SlCV60 และ SlWUS พวกเขาสร้างการกลายพันธุ์ของมะเขือเทศมากกว่า XNUMX ชนิดโดยการกำจัด DNA ชิ้นเล็กๆ ในบริเวณโปรโมเตอร์ บริเวณใกล้กับยีนที่ควบคุมการแสดงออกของพวกมัน ในบางกรณี การกลายพันธุ์แต่ละครั้งจะเพิ่มขนาดของมะเขือเทศขึ้นเล็กน้อย การกลายพันธุ์บางคู่ไม่ได้เปลี่ยนขนาดผลเลย การผสมผสานที่เสริมฤทธิ์กันสองสามอย่างทำให้ขนาดผลไม้เพิ่มขึ้นอย่างมากอย่างคาดไม่ถึง ลิปป์แมนกล่าวว่า “จอกศักดิ์สิทธิ์ที่แท้จริงสำหรับการปรับปรุงพันธุ์พืชผลทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่คาดเดาได้ ถ้าฉันเปลี่ยนลำดับนี้ ฉันจะได้เอฟเฟกต์นี้ เนื่องจากมีทะเลของสายพันธุ์อื่น ๆ ที่ธรรมชาติได้สะสมไว้ใกล้กับการกลายพันธุ์ที่คุณกำลังสร้าง เช่นเดียวกับที่กระจัดกระจายไปทั่วจีโนม ซึ่งส่วนมากอาจมีอิทธิพลต่อการกลายพันธุ์เฉพาะที่คุณสร้างขึ้น”
ปฏิสัมพันธ์ช่วงนี้สำหรับการกลายพันธุ์สองรูปแบบใด ๆ จำลองผลที่ตามมาของการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวที่เกิดขึ้นในภูมิหลังทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน ผลกระทบนี้เปรียบได้กับที่พบในโรคของมนุษย์บางชนิด ซึ่งบางคนอาจมีการกลายพันธุ์ที่มีอยู่ก่อนแล้วซึ่งปกป้องพวกเขาจากการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดโรค
Lippman และทีมงานของเขาจะยังคงหาปริมาณว่าการกลายพันธุ์ทั้งแบบเดี่ยวและแบบรวมจะส่งผลต่อลักษณะพืชผลบางประเภทอย่างไร จนถึงตอนนี้ พวกมันได้วัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์ของทั้งสองตัว แต่จีโนมมีการแปรผันนับล้าน Lippman หวังที่จะศึกษาปฏิสัมพันธ์ที่วัดผลได้มากพอที่จะทำให้การเพาะพันธุ์สามารถคาดเดาได้และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม:
ห้องปฏิบัติการท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็น
www.cshl.edu