CRISPR基因編輯技術可用于改良西紅柿品種

CRISPR基因編輯技術可用于改良西紅柿品種

從它們碩大的果實以及緊密的枝干來看，西紅柿的確是幾千年人為培育的成果。然而，許多單獨看來很有生產價值的性狀背后的基因突變結合在一起反而會產生不如人意的結果。
來自冷泉港的遺傳學家Zachary Lippman與同事們在鑒定出了這些有意思的基因突變之后，希望利用CRISPR基因編輯技術對西紅柿進行改造，以提高其適應環境的能力以及產量。
"這聽上去很誘人"，來自亞利桑那大學的植物遺傳學家Rod Wing說道："這一技術不僅僅可以用于改造西紅柿，還能夠用于所有作物的改良"。
腐爛的西紅柿
Lippman從小對西紅柿田地十分熟悉，在青少年時期，他就經常徒手摘西紅柿，但他卻不喜歡這個農活。"腐爛的西紅柿發出的氣味能夠持續一整天。因此我總是盼望摘西紅柿那天天會下雨"。
然而多年以后，他對于控制植物性狀背后的遺傳學原理的興趣卻使得自己重新回到了西紅柿田中，試圖尋找播種者們無意中引發的遺傳變異。
1950年，研究者們在加拉帕戈斯群島上發現了一種類似于西紅柿的野生植物，該植物并沒有腫脹的，被稱為"節"的莖部。
節是植物的莖中zui脆弱的部分，果實也因此容易掉落在地上。野生的植物依靠這一手段進行種子的傳播，但對于采摘果實的農民來說可就變成了難題。因此，當時培育者們就將這一植物的性狀整合入了當時的西紅柿品種中，成為了無關節的西紅柿。
這一新的性狀隨后帶來了問題：當整合進入現有的西紅柿品種中后，植物的開花枝長出了很多小的分支，就像一個掃帚一樣。這些花消耗了植物太多的養分，導致果實產量的下降。為了解決這一問題，培育者們試圖尋找其它遺傳變異的植株并用于改變這一缺點。幾十年后，Lippman研究組則成功地發現了該現象背后的遺傳學機制。
1+1<1?
他們此前篩選了4193中不同的西紅柿品種，試圖找到與分支有關的類型。在這一篩選中，他們找到了兩類基因。這兩種基因合起來導致了分枝的過度形成，其中一個就負責關節的退化。相關結果發表在zui近一期的《Cell》雜志上。
另外一個基因則是負責果實上方傘蓋狀葉子的形成。該性狀的具體作用目前并不清楚，但研究者們認為可能與果實的增重有關。
在找到了這些基因之后，研究者們利用CRISPR基因編輯技術抑制了它們的功能。除了這兩個基因之外，另外一個負責開花數量的基因也接受了改造。在眾多的改造的排列組合中，作者發現其中有一部分品種的產量得到了增加。
這些發現能夠幫助植物培育者們充分考慮雨中之后可能出現的負面效應，從而更加合理地設計育種方案。如今，他們正在與培育者們合作利用基因編輯技術改良西紅柿的分支、花的數量以及果實的大小。"我們十分希望能夠將基礎科學知識應用于農業"。Lippman博士說道。