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Cell:美学者找到增加转基因番茄产量方法

摘要 : 2017年5月18日,国际著名学术杂志《Cell》杂志在线发表了美国冷泉港实验室Zachary B. Lippman研究员的一篇研究论文,研究报道了让番茄产量几乎翻倍的方法。

2017年5月18日,国际著名学术杂志《Cell》杂志在线发表了美国冷泉港实验室Zachary B. Lippman研究员的一篇研究论文,研究报道了让番茄产量几乎翻倍的方法。尽管大部分人关注的主要是玉米或番茄的大小和口味,但培育者还关心这些植物如何生长,例如能极大影响果实数量的茎干的分支模式,或者果实收获的难易程度。

对于稻米、大麦和小麦,早期农民会让那些开花的茎能更多地分支,以便每棵植物产出更多谷粒。但是,番茄的分支仍像其野生的祖先——先有花,随后是果实沿着藤末端呈之字形排列。这是因为,育种者在提高其他性状的同时增加了分支,花朵数量增加太多,以至于大多数花朵形成果实前就脱落了。

通过研究番茄植株突变种,研究人员发现了会使其分化过多分支的基因。这些基因及相关基因也与开花和果实成熟有关。其中一个基因十分古老,能追溯到8000多年前美洲印第安人驯化番茄植株时期。该基因能让绿叶“盖”在番茄果实顶部,以便其长得更大。而另一个基因名为Jointless2,是一个20世纪出现的突变体,它能让茎干与果实的连接处更光滑、更牢固。Jointless2也能让农民更易收割果实。

通过改变这些基因,研究人员发现能培育出恰好在正确地方分支的圣女果,从而使其产量加倍。研究向理解番茄基因迈出了新步伐。

原文链接:

Bypassing Negative Epistasis on Yield in Tomato Imposed by a Domestication Gene

原文摘要:

selecion for inflorescence architecture with improved flower production and yield is common to many domesticated crops. However, tomato inflorescences resemble wild ancestors, and breeders avoided excessive branching because of low fertility. We found branched variants carry mutations in two related transcription factors that were selected independently. One founder mutation enlarged the leaf-like organs on fruits and was selected as fruit size increased during domestication. The other mutation eliminated the flower abscission zone, providing “jointless” fruit stems that reduced fruit dropping and facilitated mechanical harvesting. Stacking both beneficial traits caused undesirable branching and sterility due to epistasis, which breeders overcame with suppressors. However, this suppression restricted the opportunity for productivity gains from weak branching. Exploiting natural and engineered alleles for multiple family members, we achieved a continuum of inflorescence complexity that allowed breeding of higher-yielding hybrids. Characterizing and neutralizing similar cases of negative epistasis could improve productivity in many agricultural organisms.

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