Différentes combinaisons de mutations peuvent affecter la taille des tomates de manière imprévisible. Dans cette image, la première colonne montre une tomate non mutée (WT). Les deuxième et troisième colonnes montrent des tomates avec une seule mutation dans une région du promoteur (R1 ou R4) pour le gène de taille de fruit SlCV3. Les mutations individuelles ont peu d'effet sur la taille des fruits. Mais la combinaison de ces deux mutations (R1 + R4) donne un fruit beaucoup plus gros. Crédit :Xingang Wang/laboratoire Lippman, CSHL/2021
Les gens et les tomates se présentent sous différentes formes et tailles. En effet, chaque individu possède un ensemble unique de variations génétiques - mutations - qui affectent la façon dont les gènes agissent et fonctionnent. Ajoutées ensemble, des millions de petites variations génétiques rendent difficile de prédire l'impact d'une mutation particulière sur un individu. Zach Lippman, professeur au Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) et chercheur à l'Institut médical Howard Hughes, a montré comment les variations génétiques des tomates peuvent influencer la façon dont une mutation spécifique affecte la plante. Il travaille à pouvoir prédire les effets des mutations sur différentes variétés de tomates.
Dans cette étude, Lippman et son équipe ont utilisé CRISPR, un outil d'édition de gènes très précis et ciblé, sur deux gènes de tomate qui contrôlent la taille des fruits, SlCV3 et SlWUS. Ils ont généré plus de 60 mutants de tomates en enlevant de petits morceaux d'ADN dans les régions promotrices, des zones proches des gènes qui contrôlent leur expression. Dans certains cas, des mutations individuelles ont légèrement augmenté la taille des tomates. Certaines paires de mutations n'ont pas du tout modifié la taille des fruits. Quelques combinaisons synergiques ont provoqué une augmentation spectaculaire et imprévue de la taille des fruits. Lippman dit :
« Le véritable Saint Graal dans tout cela pour la sélection des cultures est la prévisibilité. Si je mute cette séquence, je vais obtenir cet effet. Parce qu'il y a cette mer d'autres variantes que la nature a accumulées à proximité de la mutation que vous concevez, ainsi que dispersées dans tout le génome, dont beaucoup pourraient influencer la mutation spécifique que vous créez."
Cette gamme d'interactions pour deux mutations quelconques modélise les conséquences d'une seule mutation survenant dans différents contextes génétiques. L'effet est comparable à ceux trouvés dans certaines maladies humaines, où certaines personnes peuvent avoir certaines mutations préexistantes qui les protègent des mutations pathogènes.
Lippman et son équipe continueront à quantifier la façon dont les mutations individuelles et combinées affectent certains traits de culture. Jusqu'à présent, ils ont mesuré les interactions entre deux mutations individuelles, mais les génomes ont des millions de variations. Lippman espère étudier suffisamment d'interactions mesurables pour rendre la sélection plus prévisible et efficace.
Référence :"Dissecting cis-regulatory control of quantitative trait variation in a plant stem cell circuit" par Xingang Wang, Lyndsey Aguirre, Daniel Rodríguez-Leal, Anat Hendelman, Matthias Benoit et Zachary B. Lippman, 12 avril 2021, Nature Plantes .
DOI :10.1038/s41477-021-00898-x
