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| 27天大的番茄。圖片來源：維基百科 |
大家都聽過「雜交優勢」（heterosis），就是兩個不同品系（但是同種）的生物雜交後，表現得比原來的父母系都好。也因為這樣，所以有些農作物其實是所謂的「雜交品系」（F1 hybrid）。
但是雜交品系的農作物，農夫無法留種。為什麼呢？因為雜交品系的作物，在繁殖的時候，造成它們生長優勢的基因會在配子形成時，因為減數分裂（meiosis）而發生基因的重組與分離，所以「好」的基因組合在下一代就不會維持了。
因此，農夫一定要每年都跟種子商購買雜交品系的種子。不過，由於親代在生成配子時都是要進行基因的重組與分離，所以雜交品系的種子也不是每一棵都表現得很好。
有沒有什麼辦法讓雜交品系的每一個子代都可以有好的表現呢？
既然雜交品系子代表現不穩定是因為生成配子時基因要經歷重組與分離，德國普朗克研究所的科學家們就想到，如果可以不讓植物在形成配子時發生減數分裂，是不是就可以完整的保留整套親代的基因了？
於是他們做了許多研究後發現，有三個基因對減數分裂的發生很重要：SlSPO11-1、SlREC8、SlTAM。
這三個基因有什麼功能呢？SlSPO11-1在減數分裂I期會引發雙鏈DNA斷裂，這是同源重組的起點；SlREC8參與同源染色體的配對和聯會（synapsis），確保同源染色體在減數分裂I期正確分離；SlTAM基因參與控制減數分裂的紡錘體組裝，讓染色體能夠正確的被分離到子細胞中。
研究團隊認為，如果讓這三個基因都失去功能，那麼同源染色體重組無法發生、同源染色體也無法配對與聯會、紡錘體也無法正常組裝，就會產生沒有進行減數分裂的配子（二倍體配子）了！
當然，大家可能馬上就想到：SlTAM基因會不會也對有絲分裂造成影響呢？畢竟有絲分裂也要用紡錘體啊？由於SlTAM主要是在減數分裂時發生作用，所以它的突變並不會對有絲分裂產生影響。
於是，研究團隊就使用基因編輯技術，把這三個基因給剔除。最後，他們得到了三個基因都剔除的三個不同品系的番茄。
接著，他們確認了這三個基因編輯過的番茄品系都沒有進行減數分裂，然後對這些番茄進行了雜交，得到四倍體植物。
由於這個系統在形成配子時不會進行減數分裂，而是進行有絲分裂（mitosis），於是研究團隊就把這個系統稱為MiMe系統：MiMe的意思是「有絲分裂取代減數分裂」（Mitosis instead of Meiosis）的意思。
這個系統，因為在配子形成的時候沒有發生減數分裂，所以產生的雜交子代保有親代「全部」的基因，這樣會讓雜交子代的表現變得很穩定；但是也因為它不會進行減數分裂，所以雜交第一代（四倍體）產生的種子其染色體會是親代的兩倍，也就是八倍體。也就是說，一代代下去染色體會越來越多！感覺這可能不是很好的方法呢！
當然，研究團隊有提出解決之道：他們建議用基因編輯技術來調控減數分裂相關基因的表現，達成可以根據需要開啟或關閉MiMe系統，來精確控制染色體倍數變化 。如果能那樣做，那麼這個系統就會變得比較可行了！
參考文獻：
Wang, Y., Fuentes, R.R., van Rengs, W.M.J. et al. Harnessing clonal gametes in hybrid crops to engineer polyploid genomes. Nat Genet (2024). https://doi.org/10.1038/s41588-024-01750-6
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