Η μελέτη αποκαλύπτει πώς οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ κρυφών μεταλλάξεων μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τον αριθμό των αναπαραγωγικών κλαδιών στα φυτά τομάτας, με αποτέλεσμα μεγαλύτερο ή μικρότερο αριθμό καρπών, σπόρων και λουλουδιών.
Νέα έρευνα από το Εργαστήριο Cold Spring Harbor (CSHL) στις Ηνωμένες Πολιτείες παρέχει τα ισχυρότερα στοιχεία μέχρι σήμερα ότι η απάντηση σε διαφορετικούς τύπους ποικιλιών ντομάτας βρίσκεται στις λεγόμενες κρυφές μεταλλάξεις, οι οποίες έχουν επιπτώσεις στη γεωργία και την ιατρική, καθώς θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να βελτιώσουν τις τεχνικές αναπαραγωγής φυτών και τις κλινικές θεραπευτικές μεθόδους για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων, σύμφωνα με το περιοδικό «Nature».
Οι κρυφές μεταλλάξεις είναι διαφορές στο DNA που δεν επηρεάζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά, εκτός εάν συμβούν ταυτόχρονα και άλλες γενετικές αλλαγές. Ο Zachary Lippman, καθηγητής του CSHL και ερευνητής του HHMI, διερευνά τις επιπτώσεις των κρυφών μεταλλάξεων στα χαρακτηριστικά των φυτών, μαζί με τον αναπληρωτή καθηγητή του CSHL, David McCandlish, και τον καθηγητή του Ινστιτούτου Weizmann, Yuval Eshed.
Η τελευταία τους μελέτη αποκαλύπτει πώς οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ κρυφών μεταλλάξεων μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τον αριθμό των αναπαραγωγικών κλαδιών στα φυτά τομάτας. Αυτές οι αλλαγές έχουν ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο ή μικρότερο αριθμό καρπών, σπόρων και λουλουδιών. Οι εν λόγω αλληλεπιδράσεις περιλαμβάνουν γονίδια γνωστά ως παράλογα.
«Τα παράλογα προκύπτουν καθ' όλη τη διάρκεια της εξέλιξης μέσω της γονιδιακής επανάληψης και αποτελούν βασικά χαρακτηριστικά των γενετικών δικτύων», εξηγεί ο Λίπμαν.
«Γνωρίζουμε ότι τα παράλογα μπορούν να αλληλοεξουδετερώνονται για να αποτρέψουν τις γενετικές μεταλλάξεις από το να επηρεάσουν τα χαρακτηριστικά. Σε αυτή τη μελέτη, διαπιστώσαμε ότι η συσσώρευση κρυφών μεταλλάξεων, τόσο φυσικών όσο και τεχνητών, σε δύο ζεύγη παραλόγων μπορεί να επηρεάσει τη διακλάδωση της τομάτας με πολλαπλούς τρόπους».
Ένα κρίσιμο στοιχείο του έργου ήταν το πανγονιδίωμα που ολοκλήρωσε ο Lippman και οι συνεργάτες του για φυτά Solanum από όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων καλλιεργούμενων και άγριων ειδών ντομάτας. Ενώ τα γονιδιώματα συνήθως περιλαμβάνουν ένα μόνο είδος, τα πανγονιώματα καταγράφουν αλληλουχίες DNA και χαρακτηριστικά από πολλά είδη. Το πανγονιδίωμα κατεύθυνε το εργαστήριο του Lippman προς κρυφές φυσικές μεταλλάξεις σε βασικά γονίδια που ελέγχουν τη διακλάδωση.
Η μεταδιδακτορική ερευνήτρια του εργαστηρίου Lippman, Sophia Zebell, στη συνέχεια σχεδίασε πρόσθετες κρυφές μεταλλάξεις χρησιμοποιώντας το CRISPR. Αυτό επέτρεψε στο εργαστήριο Lippman να μετρήσει τους κλάδους σε περισσότερες από 35.000 στοματικές συστάδες σε 216 φυτά ντομάτας. Από εκεί, ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του εργαστηρίου McCandlish, Carlos Martí-Gómez, χρησιμοποίησε υπολογιστικά μοντέλα για να προβλέψει πώς οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ συγκεκριμένων συνδυασμών μεταλλάξεων στα φυτά θα τροποποιούσαν τον αριθμό των κλαδιών.
«Μπορούμε πλέον να σχεδιάσουμε κρυφές μεταλλάξεις σε ντομάτες και άλλες καλλιέργειες για να τροποποιήσουμε σημαντικά γεωργικά χαρακτηριστικά, όπως η απόδοση», λέει ο Lippman. Επιπλέον, ο τύπος μοντελοποίησης που εκτελείται εδώ θα μπορούσε να έχει πολλές άλλες εφαρμογές. Ο McCandlish καταλήγει: «Όταν εισάγουμε μεταλλάξεις ή χρησιμοποιούμε ένα φάρμακο που μιμείται τις επιδράσεις μιας μετάλλαξης, συχνά βλέπουμε παρενέργειες. Έχοντας τη δυνατότητα να τις χαρτογραφήσουμε, μπορούμε να επιλέξουμε τον τρόπο ελέγχου του χαρακτηριστικού που μας ενδιαφέρει και έχει τις λιγότερες ανεπιθύμητες παρενέργειες».
HortoInfo
