研究證明植物基因組中的重復(fù)基因如何使作物開發(fā)者的計(jì)劃變得復(fù)雜

在《自然-植物》雜志報(bào)道的研究中，Lippman及其同事證明了植物基因組中的重復(fù)基因如何使作物開發(fā)者的計(jì)劃變得復(fù)雜。基因重復(fù)在植物中很常見。許多人充當(dāng)了原始基因的“后備副本”。但是基于他的團(tuán)隊(duì)的驚人發(fā)現(xiàn)，Lippman說，擁有一個(gè)偉大的基因編輯候選者并不足以預(yù)測(cè)計(jì)劃中的變化結(jié)果。“在重復(fù)基因的背景下，缺乏可預(yù)測(cè)性確實(shí)需要成為設(shè)計(jì)作物改良的眼界。”

該小組研究了基因clv3。這個(gè)基因產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，限制發(fā)育中的植物組織的生長。clv3的突變導(dǎo)致了許多植物的高產(chǎn)。例如，在西紅柿中，clv3的突變與具有更多種子部分的更大果實(shí)有關(guān)。Lippman的團(tuán)隊(duì)在番茄、煙草、地櫻桃和牽牛花植物中引入了同等的clv3基因突變。所有這四種植物都是茄科植物的成員。Lippman和他的同事預(yù)計(jì)會(huì)看到類似的結(jié)果，但他所發(fā)現(xiàn)的卻很有趣。

在煙草中，這種影響是戲劇性的，某些生長區(qū)域的大小翻了一番。這種變化是由于該植物失去了clv3備用基因。在番茄中，復(fù)制的基因部分緩沖了clv3的突變，所以影響比較溫和。在地櫻桃和牽牛花中，突變clv3的影響很小。這兩種植物都有類似clv3的基因，可以補(bǔ)償研究人員對(duì)clv3基因的改變。

對(duì)Lippman來說，這個(gè)教訓(xùn)是，通過基因組編輯優(yōu)化作物可能需要對(duì)重復(fù)的基因進(jìn)行清點(diǎn)。作物開發(fā)者需要了解重要基因是如何在進(jìn)化過程中被復(fù)制、刪除和改變的。這使科學(xué)家們能夠開發(fā)出更多可預(yù)測(cè)的作物改良方法。