2016年12月11日/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國冷泉港實驗室（CSHL）的一個研究團隊利用一種簡單而又強大的調整兩種流行的番茄植物品種中的基因的CRISPR/Cas9基因組編輯方法，開發出一種快速的方法使得它們比當前的商業品種早兩個星期開花和結出成熟的果實。相關研究結果於2016年12月5日在線發表在
Nature Genetics期刊上，論文標題為「Variation in the flowering gene SELF PRUNING 5G promotes day-neutrality and early yield in tomato」。
這意味著在每個生長季節種植得更多，因而也就意味著更高的產量。在這種情形下，它也意味著人們能夠儘可能地在靠北的維度地區種植番茄植物。
論文共同通信作者、CSHL副教授Zachary Lippman說，「我們的研究引人注目地展示了基因編輯--- CRISPR/Cas9技術---快速地改善作物育種中的產量性狀的力量。」他說，它的應用能夠不局限於番茄家族，還可包括很多主要的糧食作物，如玉米、大豆和小麥。
Lippman指出這種技術不只是簡單地提高產量。「它真地是關於構建一種基因工具箱而能夠讓培育者和種植者在一代內調整花朵產生的時間，因而調整產量，從而有助我們最好的品種在它們當前不能夠茁壯成長的世界某些地方適應性地生長。」
在這項新的研究中，Lippman和他的同事們揭示出相對於南美洲的野生近緣種，如今的栽培番茄植物為何對一天的光照時間不是非常敏感。在某種程度上，栽培植物是否有12小時或16小時光照並不是非常重要；它們在種植之後幾乎在相同的時間點開花。
一種已知的激素系統調節開花時間---因而調節植物在何時產生它的首個成熟的果實。激素成花素（florigen）和一種起反作用的「抗成花素（anti-florigen）」激素SP（SELF PRUNING）以一種陰陽相互作用的方式一起發揮作用，其中成花素促進開花，而SP延遲開花。作為這項新研究的第一部分，研究人員研究了赤道附近的加拉帕戈斯群島（全年晝夜接近12小時）上土生的一種野生番茄品種。他們想要了解當在具有非常長的夏天的北緯地區種植時，這種植物為何在這個季節非常晚地開花，並且產生非常少的果實。
他們了解到，這種野生的近赤道番茄品種對光照時間非常敏感。Lippman說，白天時間越長，開花所需的時間也越長，然而，「當你擁有更短的光照時間時，就像在這種植物的天然棲息地中的那樣，它們更快地開花。」這提示著在野生番茄植物的馴化之前或期間的某個時間點，番茄植物發生基因變化。Lippman提出，當西班牙徵服者赫爾南-科爾斯特在16世紀早期將番茄從墨西哥帶到歐洲時，這些變化可能就已發生，從而開啟番茄植物在中北維度地區廣泛種植的時代。
Lippman和同事們追蹤到栽培番茄植物的日照時間敏感性丟失是由於基因SP5G（SELF PRUNING 5G）發生突變。它是成花素和抗成花素基因家族的一個成員。
通過將來自加拉帕戈斯群島的這種野生番茄植物在紐約市的溫室和田間種植，Lippman和同事們觀察到SP5G基因編碼的抗成花素激素在表達和活性上發生顯著激增，從而導致開花時間大幅延遲。相反之下，在栽培番茄植物中，這種抗成花素激素激增要弱很多。
Lippman說，他的團隊的主要創新---基於栽培番茄品種，培育出櫻桃番茄（cherry tomato）和羅馬番茄（roma tomato）品種：它們要比這些栽培番茄品種更早地開花---源自他們觀察到儘管栽培番茄植物對日照時間非常不敏感，但是「抗成花素基因SP5G仍然存在一些殘餘表達」。
這讓Lippman團隊利用基因編輯工具CRISPR/Cas9誘導SP5G基因發生微小突變，其目的在於讓這種基因完全失活，這樣它根本不會產生任何抗成花素蛋白。
當將這種經過基因編輯的SP5G基因版本導入流行的櫻桃番茄和羅馬番茄品種時，它們更早地開花，因而使得它們的果實更早地成熟。調整另一種讓番茄植物以一種密集的緊湊的類似灌木叢的方式生長的抗成花素基因使得這些較早開花的番茄品種長得更加緊湊和早實豐產。（生物谷 Bioon.com）
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doi:
10.1038/ng.3733