Sự kết hợp khác nhau của các đột biến có thể ảnh hưởng đến kích thước của cà chua một cách khó lường. Trong hình ảnh này, cột đầu tiên hiển thị một quả cà chua hoang dại (WT). Cột thứ hai và thứ ba cho thấy cà chua có một đột biến duy nhất trong một vùng của promoter (R1 hoặc R4) đối với gen kích thước quả SlCV3. Các đột biến riêng lẻ ít ảnh hưởng đến kích thước quả. Nhưng sự kết hợp của hai đột biến này (R1 + R4) tạo ra một loại trái cây lớn hơn nhiều.
Mỗi quả cà chua đều có hình dạng và kích cỡ khác nhau. Đó là bởi vì mỗi cá nhân đều có một tập hợp các biến dị di truyền - đột biến - ảnh hưởng đến sự hoạt động và chức năng của gen. Được cộng lại với nhau, hàng triệu biến dị di truyền nhỏ khiến khó có thể dự đoán được một đột biến cụ thể sẽ tác động như thế nào đến bất kỳ cá nhân nào. Giáo sư Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) đã chỉ ra cách các biến dị di truyền trong cà chua có thể ảnh hưởng đến cách một đột biến cụ thể tác động đến cây trồng. Ông đang nghiên cứu để có thể dự đoán tác động của các đột biến trên các giống cà chua khác nhau.
Trong nghiên cứu này, Lippman và nhóm của ông đã sử dụng CRISPR, một công cụ chỉnh sửa gen có mục tiêu và chính xác cao, trên hai gen kiểm soát kích thước quả, SlCV3 và SlWUS. Họ đã tạo ra hơn 60 đột biến cà chua bằng cách loại bỏ các đoạn DNA nhỏ trong vùng khởi động, các khu vực gần các gen kiểm soát sự biểu hiện của chúng. Trong một số trường hợp, các đột biến riêng lẻ đã làm tăng kích thước của quả cà chua lên một chút. Một số cặp đột biến hoàn toàn không làm thay đổi kích thước quả. Một vài sự kết hợp đã làm gia tăng đáng kể nhưng không thể đoán trước được về kích thước quả. Lippman nói: “Nếu tôi thay đổi trình tự này, tôi sẽ nhận được hiệu ứng tác động. Bởi vì có một biến dị khác mà tự nhiên đã tích lũy nằm gần đột biến mà bạn đang tạo ra cũng như nằm rải rác trong bộ gen, nhiều trong số đó có thể ảnh hưởng đến đột biến cụ thể mà bạn đang tạo ra”.
Phạm vi tương tác đối với hai đột biến bất kỳ mô hình hóa hậu quả của một đột biến đơn lẻ xảy ra trong các nền tảng di truyền khác nhau. Hiệu ứng này có thể so sánh với những tác động được tìm thấy trong một số bệnh ở người, trong đó một số người có thể có một số đột biến sẵn có để bảo vệ họ khỏi các đột biến gây bệnh.
Lippman và nhóm của ông sẽ tiếp tục xác định sự ảnh hưởng của các đột biến riêng lẻ và các đột biến kết hợp đến các tính trạng cây trồng nhất định. Cho đến nay, họ đã đo lường sự tương tác giữa hai đột biến riêng lẻ, nhưng bộ gen có hàng triệu biến dị. Lippman hy vọng sẽ nghiên cứu đủ các tương tác có thể đo lường được để làm cho việc chọn giống dễ dự đoán và hiệu quả hơn.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Plants.
Bùi Anh Xuân theo Phys.org
