DNA技巧给了我们100种不同的西红柿

一个扩展西红柿中的遗传变异的新的分析已经揭示100个不同品种之间在DNA 230000先前隐藏的大规模的差异。随着番茄植物的进化,DNA片段被删除,重复或重新排列。这些基因组的“结构变异”支撑了西​​红柿之间的巨大多样性,改变了口味,改变了产量,并塑造了其他重要特征。

西红柿有多种尺寸,颜色和口味。CSHL教授Zach Lippman,JHU教授Mike Schatz和世界各地的同事描述了100种不同类型西红柿的遗传基础,包括这张照片中的那些。图片来源:Lippman实验室/ CSHL,2020年。

这项研究是冷泉港实验室(CSHL)教授和霍华德·休斯医学研究所研究员Zachary Lippman和约翰·霍普金斯大学(JHU)教授Michael Schatz共同合作进行的,是对主要农作物结构基因组变异的最全面分析。育种者和科学家将能够将信息应用到更高效率的育种或工程化新的,更理想的植物上。

基因组之间的大规模差异(统称为结构变异)可能是育种者关心的多种植物特征的原因,但是众所周知,这些元素很难研究,使得番茄多样性的许多遗传起源无法解释,王新刚,李普曼实验室的博士后。新的DNA测序技术以及强大的新基因组编辑技术最近使结构变体更易于检测和研究它们如何影响作物性状。Lippman的团队与JHU,乔治亚大学,Boyce Thompson研究所等科学家合作,抓住了进行调查的机会。

该小组一起对100个不同番茄品种的基因组进行了测序和比较,包括适合工业农业的强壮品种,肉质传家宝和栽培番茄的野生近缘种。

为了更好地了解结构变异在多样性中的作用,研究小组表明,成千上万的基因被结构变异所改变。然后他们使用了CRISPR(一种可以对DNA进行有针对性的改变的基因组编辑工具)来证明特定基因的重复导致植物番茄的大小增加了约30%。他们研究了另一种变体,找到了导致某些西红柿烟熏味的基因。在另一组实验中,研究人员发现了涉及四个结构变体的复杂相互作用,从而消除了简化番茄收获的功能与降低生产力的功能之间的折衷。

了解这些变种和其他结构变种如何影响西红柿,为育种者提供了改善西红柿特性的新能力,这是一个价值1900亿美元的全球产业,并显示出可以增强育种的结构变体可能隐藏在许多其他重要农作物(如玉米)的复杂基因组中,大米和大豆。

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