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科學(xué)研究：番茄多樣性源于DNA突變
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科學(xué)研究：番茄多樣性源于DNA突變
美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室的植物學(xué)家、研究的合作者扎卡里·李普曼（Zachary Lippman）表示，如果能掌握讓番茄突變的方式，種植戶(hù)和科學(xué)家也將擁有改良番茄等作物的新工具。該研究在《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表。李普曼和同事測(cè)量并對(duì)比了各種各樣的番茄基因組序列，包括野生品種、古老的“傳家寶”式的品種以及諸多當(dāng)代的品種。他們采用長(zhǎng)讀取測(cè)序（long-read sequencing）方法，追蹤到已被復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)移后的番茄DNA大片段。這些結(jié)構(gòu)變異，極大地改變了基因組序列。但若使用以前的技術(shù)，科學(xué)家一次只能讀取一個(gè)很短的片段，而無(wú)法準(zhǔn)確找出這些結(jié)構(gòu)變異。
圖片來(lái)源：Pixabay
吉姆·焦萬(wàn)諾尼（Jim Giovannoni，并未參與這項(xiàng)研究）是美國(guó)博伊斯·湯普森植物研究所的植物學(xué)家。他表示，科學(xué)家已經(jīng)知道，某一給定物種的DNA能出現(xiàn)顯著的突變，但這項(xiàng)研究首次全面確定了其突變程度和性質(zhì)。
研究人員在確定這些突變之后，還研究了這些突變?nèi)绾斡绊懛训男再|(zhì)。他們重點(diǎn)研究了味道、大小和成熟難易度這三個(gè)特征。在一次測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)找到一個(gè)可以注入煙熏味的基因，表明種植戶(hù)可按照其意愿加強(qiáng)或消除某一特征。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家利用基因編輯工具CRISPR修改DNA結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加某一基因的復(fù)制量，讓番茄的個(gè)頭變大。最后，番茄還有一個(gè)特性，它能使番茄更易成熟，但這也會(huì)導(dǎo)致番茄產(chǎn)量下降。
圖片來(lái)源：Pixabay
科學(xué)家針對(duì)這一特征研究了突變對(duì)其影響方式。他們展示出4個(gè)結(jié)構(gòu)變異一起可實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)基因的調(diào)節(jié)，這些基因既能保留這些特征，又能避免降低番茄的產(chǎn)量，為種植過(guò)程中實(shí)現(xiàn)兩者的平衡制定了一個(gè)科學(xué)試驗(yàn)計(jì)劃。
焦萬(wàn)諾尼表示，研究表明，“還有數(shù)千種與基因有關(guān)的結(jié)構(gòu)變異可用于解釋諸多重要的番茄特征——如疾病反應(yīng)、抗逆性、產(chǎn)量、性能、質(zhì)量——現(xiàn)在，這些特征都可以進(jìn)行研究?！闭莆樟四膫€(gè)基因可用于調(diào)節(jié)某一特定特征，對(duì)于農(nóng)作物種植戶(hù)和遺傳學(xué)家而言，就像獲得了一個(gè)“圣杯”那樣寶貴。李普曼提到，這類(lèi)研究為利用可預(yù)測(cè)的精確育種來(lái)改良作物奠定了基礎(chǔ)。
撰文：哈里尼?巴拉特（Harini Barath）
翻譯：趙歡
引進(jìn)來(lái)源：環(huán)球科學(xué)
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番茄有很多不同的形狀、大小、味道，令人眼花繚亂。在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家利用最先進(jìn)的DNA測(cè)序技術(shù)，最終追溯到了導(dǎo)致這些差異的遺傳基礎(chǔ)。對(duì)100個(gè)番茄品種遺傳序列的比較發(fā)現(xiàn)，其DNA竟出現(xiàn)了數(shù)量多達(dá)23萬(wàn)種突變。美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室的植物學(xué)家、研究的合作者扎卡里·李普曼（Zachary Lippman）表示，如果能掌握讓番茄突變的方式，種植戶(hù)和科學(xué)家也將擁有改良番茄等作物的新工具。該研究在《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表。李普曼和同事測(cè)量并對(duì)比了各種各樣的番茄基因組序列，包括野生品種、古老的“傳家寶”式的品種以及諸多當(dāng)代的品種。他們采用長(zhǎng)讀取測(cè)序（long-read sequencing）方法，追蹤到已被復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)移后的番茄DNA大片段。這些結(jié)構(gòu)變異，極大地改變了基因組序列。但若使用以前的技術(shù)，科學(xué)家一次只能讀取一個(gè)很短的片段，而無(wú)法準(zhǔn)確找出這些結(jié)構(gòu)變異。
圖片來(lái)源：Pixabay
吉姆·焦萬(wàn)諾尼（Jim Giovannoni，并未參與這項(xiàng)研究）是美國(guó)博伊斯·湯普森植物研究所的植物學(xué)家。他表示，科學(xué)家已經(jīng)知道，某一給定物種的DNA能出現(xiàn)顯著的突變，但這項(xiàng)研究首次全面確定了其突變程度和性質(zhì)。
研究人員在確定這些突變之后，還研究了這些突變?nèi)绾斡绊懛训男再|(zhì)。他們重點(diǎn)研究了味道、大小和成熟難易度這三個(gè)特征。在一次測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)找到一個(gè)可以注入煙熏味的基因，表明種植戶(hù)可按照其意愿加強(qiáng)或消除某一特征。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家利用基因編輯工具CRISPR修改DNA結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加某一基因的復(fù)制量，讓番茄的個(gè)頭變大。最后，番茄還有一個(gè)特性，它能使番茄更易成熟，但這也會(huì)導(dǎo)致番茄產(chǎn)量下降。
圖片來(lái)源：Pixabay
科學(xué)家針對(duì)這一特征研究了突變對(duì)其影響方式。他們展示出4個(gè)結(jié)構(gòu)變異一起可實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)基因的調(diào)節(jié)，這些基因既能保留這些特征，又能避免降低番茄的產(chǎn)量，為種植過(guò)程中實(shí)現(xiàn)兩者的平衡制定了一個(gè)科學(xué)試驗(yàn)計(jì)劃。
焦萬(wàn)諾尼表示，研究表明，“還有數(shù)千種與基因有關(guān)的結(jié)構(gòu)變異可用于解釋諸多重要的番茄特征——如疾病反應(yīng)、抗逆性、產(chǎn)量、性能、質(zhì)量——現(xiàn)在，這些特征都可以進(jìn)行研究?！闭莆樟四膫€(gè)基因可用于調(diào)節(jié)某一特定特征，對(duì)于農(nóng)作物種植戶(hù)和遺傳學(xué)家而言，就像獲得了一個(gè)“圣杯”那樣寶貴。李普曼提到，這類(lèi)研究為利用可預(yù)測(cè)的精確育種來(lái)改良作物奠定了基礎(chǔ)。
撰文：哈里尼?巴拉特（Harini Barath）
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