突然変異のさまざまな組み合わせは、トマトのサイズに予想外の影響を与える可能性があります。この画像では、最初の列は変異していない (WT) トマトを示しています。 2 列目と 3 列目は、果実サイズ遺伝子 SlCV3 のプロモーター領域 (R1 または R4) に 1 つの変異があるトマトを示しています。個々の突然変異は果実の大きさにほとんど影響を与えません。しかし、これら 2 つの突然変異 (R1 + R4) を組み合わせると、はるかに大きな成果が得られます。クレジット:Xingang Wang/Lippman lab、CSHL/2021
人もトマトも形も大きさも違います。これは、すべての個人が、遺伝子の働きや機能に影響を与える固有の遺伝的バリエーション (突然変異) のセットを持っているためです。合計すると、何百万もの小さな遺伝的変異により、特定の突然変異が個人にどのように影響するかを予測することが難しくなります.コールド スプリング ハーバー研究所 (CSHL) の教授でハワード ヒューズ医学研究所の研究者であるザック リップマンは、トマトの遺伝的変異が、特定の突然変異が植物に与える影響にどのように影響するかを示しました。彼は、トマトのさまざまな品種に対する突然変異の影響を予測できるように取り組んでいます.
この研究では、リップマンと彼のチームは、果実の大きさを制御する 2 つのトマト遺伝子、SlCV3 と SlWUS に対して、非常に正確でターゲットを絞った遺伝子編集ツールである CRISPR を使用しました。彼らは、発現を制御する遺伝子に近い領域であるプロモーター領域の DNA の小さな断片を除去することにより、60 を超えるトマト変異体を生成しました。場合によっては、個々の突然変異によってトマトのサイズが少し大きくなりました。突然変異のいくつかのペアは、果実のサイズをまったく変えませんでした。いくつかの相乗的な組み合わせにより、果実の大きさが予想外に劇的に増加しました。リップマン 言います:
「作物育種における真の聖杯は、予測可能性です。このシーケンスを変異させると、この効果が得られます。なぜなら、あなたが操作している突然変異の近くに自然が蓄積し、ゲノム全体に散らばっているこの海のような他のバリアントがあるからです。その多くは、あなたが作成している特定の突然変異に影響を与えている可能性があります。」
任意の 2 つの突然変異に対するこの範囲の相互作用は、異なる遺伝的背景で発生する単一の突然変異の結果をモデル化します。この効果は、いくつかの人間の病気で見られる効果に匹敵します。一部の人々は、病気の原因となる突然変異から身を守る特定の既存の突然変異を持っている可能性があります.
リップマンと彼のチームは、個々の突然変異と組み合わせた突然変異が特定の作物の形質にどのように影響するかを定量化し続けます.これまでのところ、彼らは 2 つの個々の突然変異の間の相互作用を測定しましたが、ゲノムには何百万ものバリエーションがあります。リップマンは、繁殖をより予測可能かつ効率的にするために十分な測定可能な相互作用を研究したいと考えています.
参考文献：「植物幹細胞回路における量的形質変異のシス調節制御の解剖」Xingang Wang、Lyndsey Aguirre、Daniel Rodríguez-Leal、Anat Hendelman、Matthias Benoit、Zachary B. Lippman 著、2021 年 4 月 12 日、Nature植物 .
DOI:10.1038/s41477-021-00898-x
