אנשים וגם עגבניות מגיעים בצורות ובגדלים שונים. הסיבה לכך היא שלכל אדם יש קבוצה ייחודית של וריאציות גנטיות - מוטציות - המשפיעות על האופן שבו הגנים פועלים ומתפקדים. יחד, מיליוני וריאציות גנטיות קטנות מקשות על הניבוי כיצד מוטציה מסוימת תשפיע על כל אדם. פרופסור מעבדת קולד ספרינג הארבור (CSHL) וחוקר המכון הרפואי הווארד יוז, זאק ליפמן, הראו כיצד וריאציות גנטיות בעגבניות יכולות להשפיע על האופן שבו מוטציה ספציפית משפיעה על הצמח. הוא פועל לקראת היכולת לחזות את השפעות המוטציות על זני עגבניות שונים.
שילובים שונים של מוטציות יכולים להשפיע על גודל העגבניות באופן בלתי צפוי. בתמונה זו, העמודה הראשונה מציגה עגבנייה ללא מוטציה (WT). העמודה השנייה והשלישית מציגות עגבניות עם מוטציה בודדת באזור האמרגן (R1 או R4) לגן גודל הפירות SlCV3. למוטציות הבודדות השפעה מועטה על גודל הפרי. אבל השילוב של שתי המוטציות הללו (R1 + R4) מניב פרי גדול בהרבה.
במחקר זה, ליפמן וצוותו השתמשו ב- CRISPR, כלי לעריכת גנים מדויק וממוקד ביותר, על שני גנים של עגבניות השולטים בגודל הפירות, SlCV3 ו- SlWUS. הם יצרו מעל 60 מוטציות עגבניות על ידי הסרת חתיכות קטנות של DNA באזורי האמרגן, אזורים ליד הגנים השולטים בביטוי שלהם. במקרים מסוימים, מוטציות בודדות הגדילו מעט את גודל העגבניות. כמה זוגות מוטציות לא שינו את גודל הפרי כלל. כמה צירופים סינרגיים גרמו לעלייה דרמטית, בלתי צפויה, בגודל הפירות. ליפמן אומר: "הגביע הקדוש האמיתי בכל זה לגידול יבולים הוא ניבוי. אם אשתה את הרצף הזה, אני אקבל את האפקט הזה. מכיוון שיש ים זה של גרסאות אחרות שהטבע צבר ליד המוטציה שאתה מהנדס, כמו גם מפוזר ברחבי הגנום, שרבות מהן עשויות להשפיע על המוטציה הספציפית שאתה יוצר. "
טווח אינטראקציות זה עבור כל שתי מוטציות מדגם את ההשלכות של מוטציה אחת המתרחשת ברקע גנטי שונה. ההשפעה דומה לאלה המצויים בחלק ממחלות אנושיות, כאשר לאנשים מסוימים עשויים להיות מוטציות מסוימות קיימות המגינות עליהם מפני מוטציות הגורמות למחלות.
ליפמן וצוותו ימשיכו לכמת כיצד מוטציות אישיות ומשולבות משפיעות על תכונות גידול מסוימות. עד כה הם מדדו אינטראקציות בין שתי מוטציות בודדות, אך לגנום יש מיליוני וריאציות. ליפמן מקווה ללמוד מספיק אינטראקציות מדידות כדי להפוך את הרבייה לחיזוי ויעיל יותר.
למידע נוסף:
מעבדה הקרה ספרינג הארבור
www.cshl.edu