Baik manusia maupun tomat memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda. Itu karena setiap individu memiliki serangkaian variasi genetik yang unik—mutasi—yang memengaruhi cara gen bertindak dan berfungsi. Ditambah lagi, jutaan variasi genetik kecil membuat sulit untuk memprediksi bagaimana mutasi tertentu akan berdampak pada individu mana pun. Profesor Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) dan Investigator Institut Medis Howard Hughes Zach Lippman menunjukkan bagaimana variasi genetik pada tomat dapat mempengaruhi cara mutasi tertentu mempengaruhi tanaman. Dia bekerja untuk dapat memprediksi efek mutasi pada varietas tomat yang berbeda.
Kombinasi mutasi yang berbeda dapat mempengaruhi ukuran tomat secara tidak terduga. Pada gambar ini, kolom pertama menunjukkan tomat yang tidak bermutasi (WT). Kolom kedua dan ketiga menunjukkan tomat dengan mutasi tunggal di daerah promotor (R1 atau R4) untuk gen ukuran buah SlCV3. Mutasi individu memiliki sedikit efek pada ukuran buah. Namun kombinasi kedua mutasi ini (R1 + R4) menghasilkan buah yang jauh lebih besar.
Dalam penelitian ini, Lippman dan timnya menggunakan CRISPR, alat pengeditan gen yang sangat akurat dan ditargetkan, pada dua gen tomat yang mengontrol ukuran buah, SlCV3 dan SlWUS. Mereka menghasilkan lebih dari 60 mutan tomat dengan menghilangkan potongan-potongan kecil DNA di daerah promotor, area di dekat gen yang mengontrol ekspresi mereka. Dalam beberapa kasus, mutasi individu meningkatkan ukuran tomat sedikit. Beberapa pasang mutasi tidak mengubah ukuran buah sama sekali. Beberapa kombinasi sinergis menyebabkan peningkatan ukuran buah yang dramatis dan tidak terduga. Lippman mengatakan: “Cawan Suci yang sebenarnya dalam semua ini untuk pemuliaan tanaman adalah prediktabilitas. Jika saya mengubah urutan ini, saya akan mendapatkan efek ini. Karena ada lautan varian lain yang telah dikumpulkan alam di dekat mutasi yang Anda rekayasa, serta tersebar di seluruh genom, banyak di antaranya dapat memengaruhi mutasi spesifik yang Anda buat.”
Rentang interaksi untuk dua mutasi ini memodelkan konsekuensi dari satu mutasi yang terjadi pada latar belakang genetik yang berbeda. Efeknya sebanding dengan yang ditemukan pada beberapa penyakit manusia, di mana beberapa orang mungkin memiliki mutasi tertentu yang sudah ada sebelumnya yang melindungi mereka dari mutasi penyebab penyakit.
Lippman dan timnya akan terus menghitung bagaimana mutasi individu dan gabungan mempengaruhi sifat tanaman tertentu. Sejauh ini, mereka telah mengukur interaksi antara dua mutasi individu, tetapi genom memiliki jutaan variasi. Lippman berharap untuk mempelajari interaksi terukur yang cukup untuk membuat pemuliaan lebih dapat diprediksi dan efisien.
Untuk informasi lebih lanjut:
Laboratorium Cold Spring Harbor
www.cshl.edu