Diferentes combinaciones de mutaciones pueden afectar el tamaño de los tomates de manera impredecible. En esta imagen, la primera columna muestra un tomate sin mutar (WT). La segunda y tercera columnas muestran tomates con una única mutación en una región del promotor (R1 o R4) del gen del tamaño del fruto SlCV3. Las mutaciones individuales tienen poco efecto sobre el tamaño de la fruta. Pero la combinación de estas dos mutaciones (R1 + R4) produce un fruto mucho más grande. Crédito:Xingang Wang/Laboratorio Lippman, CSHL/2021
Tanto las personas como los tomates vienen en diferentes formas y tamaños. Esto se debe a que cada individuo tiene un conjunto único de variaciones genéticas (mutaciones) que afectan la forma en que actúan y funcionan los genes. Sumados, millones de pequeñas variaciones genéticas hacen que sea difícil predecir cómo una mutación en particular afectará a cualquier individuo. Zach Lippman, profesor del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, mostró cómo las variaciones genéticas en los tomates pueden influir en la forma en que una mutación específica afecta a la planta. Está trabajando para poder predecir los efectos de las mutaciones en diferentes variedades de tomate.
En este estudio, Lippman y su equipo utilizaron CRISPR, una herramienta de edición de genes altamente precisa y específica, en dos genes de tomate que controlan el tamaño de la fruta, SlCV3 y SlWUS. Generaron más de 60 mutantes de tomate mediante la eliminación de pequeños fragmentos de ADN en las regiones promotoras, áreas cercanas a los genes que controlan su expresión. En algunos casos, las mutaciones individuales aumentaron un poco el tamaño de los tomates. Algunos pares de mutaciones no cambiaron el tamaño de la fruta en absoluto. Unas pocas combinaciones sinérgicas causaron un aumento dramático e imprevisto en el tamaño de la fruta. Lippman dice:
“El verdadero Santo Grial en todo esto para el mejoramiento de cultivos es la previsibilidad. Si muto esta secuencia, obtendré este efecto. Porque existe este mar de otras variantes que la naturaleza ha acumulado cerca de la mutación que estás diseñando, así como dispersas por todo el genoma, muchas de las cuales podrían estar influyendo en la mutación específica que estás creando”.
Este rango de interacciones para dos mutaciones cualquiera modela las consecuencias de una sola mutación que ocurre en diferentes antecedentes genéticos. El efecto es comparable a los que se encuentran en algunas enfermedades humanas, donde algunas personas pueden tener ciertas mutaciones preexistentes que las protegen de las mutaciones que causan enfermedades.
Lippman y su equipo continuarán cuantificando cómo las mutaciones individuales y combinadas afectan ciertos rasgos de los cultivos. Hasta ahora, han medido las interacciones entre dos mutaciones individuales, pero los genomas tienen millones de variaciones. Lippman espera estudiar suficientes interacciones medibles para hacer que la crianza sea más predecible y eficiente.
Referencia:"Disección del control regulador en cis de la variación de rasgos cuantitativos en un circuito de células madre vegetales" por Xingang Wang, Lyndsey Aguirre, Daniel Rodríguez-Leal, Anat Hendelman, Matthias Benoit y Zachary B. Lippman, 12 de abril de 2021, Nature Plantas .
DOI:10.1038/s41477-021-00898-x
