Mutasi tersembunyi tomat terungkap dalam studi 100 varietas – Sains Terkini

Nafsu makan manusia telah mengubah tomat – DNA dan semuanya. Setelah berabad-abad berkembang biak, apa yang dulunya berry Amerika Selatan kira-kira seukuran kacang sekarang mengambil segala macam bentuk dan ukuran, dari ceri seperti hingga buah pusaka yang besar dan kuat.

Saat ini, para ilmuwan sedang menyelidiki bagaimana perubahan fisik ini muncul pada tingkat gen – pekerjaan yang dapat memandu upaya modern untuk men-tweak tomat, kata Penyelidik Lembaga Medis Howard Hughes Zachary Lippman.

Dia dan rekannya sekarang telah mengidentifikasi mutasi tersembunyi yang tersembunyi dalam genom 100 jenis tomat, termasuk tanaman liar berry jeruk dari Kepulauan Galapagos dan varietas yang biasanya diproses menjadi saus tomat dan saus.

Analisis mereka, dijelaskan 17 Juni 2020, dalam jurnal Sel, adalah penilaian mutasi yang paling komprehensif – yang mengubah bagian DNA yang panjang – untuk tanaman apa pun. Penelitian ini dapat mengarah pada penciptaan varietas tomat baru dan perbaikan yang sudah ada, kata Lippman. Sejumlah mutasi yang diidentifikasi timnya mengubah karakteristik kunci, seperti rasa dan berat, para peneliti menunjukkan.


Studi sebelumnya telah lama menunjukkan bahwa mutasi ini ada dalam genom tanaman, kata Lippman, ahli genetika tanaman di Cold Spring Harbor Laboratory. "Tetapi sampai sekarang, kami tidak memiliki cara yang efisien untuk menemukan mereka dan mempelajari dampaknya," katanya.

Jendela ke dalam genom

Mutasi, atau perubahan, dalam empat jenis huruf DNA yang dibawa dalam sel organisme dapat mengubah karakteristik fisiknya. Para ilmuwan yang mempelajari tanaman umumnya berfokus pada jenis mutasi kecil yang bisa ditransaksikan, di mana satu huruf DNA ditukar dengan yang lain.

Mutasi yang dipelajari tim Lippman jauh lebih besar – mereka memodifikasi struktur DNA dengan menyalin, menghapus, memasukkan, atau memindahkan bagian panjang DNA di tempat lain dalam genom. Mutasi ini, juga disebut variasi struktural, terjadi di seluruh dunia yang hidup. Studi pada manusia, misalnya, telah menghubungkan variasi ini dengan gangguan seperti skizofrenia dan autisme.

Para ilmuwan dapat mengidentifikasi mutasi dengan membacakan huruf-huruf DNA menggunakan teknik yang dikenal sebagai urutan genetik. Keterbatasan dalam teknologi ini, bagaimanapun, telah membuatnya sulit untuk memecahkan kode bagian DNA yang panjang, kata Lippman. Jadi para peneliti belum dapat menangkap gambaran lengkap tentang mutasi struktural dalam genom.

Meski begitu, ahli genetika tanaman curiga bahwa mutasi ini berkontribusi signifikan terhadap sifat-sifat tanaman, kata Michael Purugganan, yang mempelajari padi dan kurma di Universitas New York dan tidak terlibat dalam studi baru. "Itu sebabnya makalah ini sangat menarik," katanya. Tim Lippman tidak hanya menemukan mutasi pada tomat dan kerabatnya yang liar, tetapi juga menentukan bagaimana mereka berfungsi di dalam tanaman, katanya.

Panduan untuk tomat di masa depan

Studi baru, kolaborasi dengan Michael Schatz di Universitas Johns Hopkins dan lainnya, mengidentifikasi lebih dari 200.000 mutasi struktural pada tomat menggunakan teknik yang disebut long-read sequencing. Lippman menyamakannya dengan melihat melalui jendela panorama di bagian besar genom. Sebagai perbandingan, urutan yang lebih konvensional hanya menawarkan lubang intip, katanya.


Mayoritas mutasi yang mereka temukan tidak mengubah gen yang menyandikan sifat. Tetapi yang jelas, kata Lippman, adalah bahwa banyak dari mutasi ini mengubah mekanisme yang mengendalikan aktivitas gen. Salah satu gen tersebut, misalnya, mengontrol ukuran buah tomat. Dengan memodifikasi struktur DNA – dalam hal ini, jumlah salinan gen – tim Lippman mampu mengubah produksi buah. Tumbuhan yang kekurangan gen tidak pernah menghasilkan buah, sementara tanaman dengan tiga salinan gen membuat buah sekitar 30 persen lebih besar daripada mereka yang hanya memiliki satu salinan.

Tim Lippman juga menunjukkan bagaimana struktur DNA dapat memengaruhi sifat-sifat dalam contoh yang ia sebut "sangat kompleks." Mereka menunjukkan bahwa empat mutasi struktural bersama diperlukan untuk membiakkan sifat pemanenan utama menjadi tomat modern.

Wawasan semacam ini dapat membantu menjelaskan keragaman sifat pada tanaman lain dan memungkinkan peternak meningkatkan varietas, kata Lippman. Misalnya, mungkin menambahkan salinan tambahan gen ukuran ke ceri kecil, kerabat dekat tomat, dapat meningkatkan daya tarik mereka dengan membuatnya lebih besar, katanya.

"Salah satu cawan suci di bidang pertanian adalah untuk dapat mengatakan, 'Jika saya bermutasi gen ini, saya tahu apa hasilnya,'" katanya. "Lapangan sedang membuat langkah-langkah penting menuju pemuliaan yang diprediksi seperti ini."

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.