植物和动物的繁殖通常涉及直接添加。由于发现了有益的新特性 - 如抗旱或较大的水果 - 它们被添加到现有的珍贵品种中，通过杂交育种。但是，每隔一段时间，添加一个有益的新特性可能导致净减法，因为过程深深地隐藏在现有和新添加的特征基础的基因的相互作用中。

基因之间的相互作用- 正面和负面 - 称为上位性(ep-i-STAY-sis)。今天，冷泉港实验室(CSHL)的一个植物遗传学家团队在Cell上发表了一篇论文，展示如何将有益特性结合在一起会产生负面影响。他们在各种番茄植物中发现并剖析了一例负上位性病例。但他们也展示了如何利用这些知识从植物中获得未开发的产量潜力。他们通过交叉繁殖植物标本来携带，这些标本携带负责阳性和阴性性状的不同“剂量”的基因变体。

“我们的研究提供了第一个我们意识到驯化基因阻碍作物改良的例子，”负责该研究的CSHL副教授Zachary Lippman说。“这项工作说明了如何利用基因剂量来微调和改善主要产量性状。它表明，通过鉴定和解剖植物和动物育种中负面上位性的类似病例，我们可能能够打破农业中现有的生产力障碍。 “

两个突变的故事

几乎所有今天种植的西红柿 - 可能是你曾经吃过的每一只西红柿 - 带有一种基因突变，这种突变可能发生在8,000到10，000年前，即农业的曙光。这种古老的突变导致早期形式的驯化番茄植物生产水果，顶部有较大的绿叶叶片。我们永远不会确定为什么古老的番茄种植者喜欢他们的西红柿有更大的帽子，但我们确实知道他们选择了这样的植物，然后越过它们，使得这种特性成为大多数现代番茄品种的基因组的一部分。

李普曼团队追踪的第二个突变是在二十世纪中期发现的，这个突变是在坎贝尔汤公司拥有的一块土地上种植的。第二次突变引起了两次戏剧性的变化 被称为无关的，新突变的基因改变了茎中的肘状弯曲，导致植物的花 - 一种称为离体区的天然关节。这些突变的番茄植物，如“无关节”所暗示的，没有关节。对于工业种植者而言，这是一个很好的特征，他们在战后期间想用机械采摘器收获水果。收割机(机械或人工)更容易在无缝品种中将番茄与葡萄藤完全分离，因为茎中的肘部消失，果实顶部的绿色盖子仍留在植物上。当西红柿被挑选时被扔进容器中时，那些带有盖子和残留茎干的东西经常刺穿附近的其他西红柿。所以种植者喜欢无缝，饲养者试图立即开发它。

但是，扩大绿色帽子的古老突变阻止了无关节的轻松采用。由于育种者和种植者不知道的原因，直到CSHL新发表的研究才知道，无缝植物经常有太多的花枝，称为花序。

“你会认为 - 正确 - 更多的花序分枝意味着更多的花朵，”Lippman说，“事实上，这是获得更多产量的一种方法。但只有一点。如果番茄或任何其他植物生产过多的花，植物没有足够的资源将所有花朵变成水果。结果实际上是生育力下降。“

商业育种者最终找到了一种方法来抵消不需要的分枝，这使他们能够利用产生无关茎的突变。结果是花序的形状以任何在藤蔓上见过西红柿的人都熟悉的方式。水果悬挂在单茎上，呈线性锯齿形排列。

扭转负面基因相互作用

“我们的团队希望更好地理解花序分枝和产量之间关系的遗传基础，”Lippman解释说。他们推断，通过了解负责分枝和开花的基因的相互作用，“在无缝的情况下，我们可能会提出一个更平衡的版本 - 一个可以分支一点的版本。弱分支意味着更多的鲜花和水果，同时不会使植物负担过重。产量会增加。“这正是他和同事们成功做到的。他们的关键发现：认识到在大多数现代番茄植物中产生较大绿色帽的古老突变与几十年前在Campbell Soup领域首次注意到的关节突变相互作用。Lippman说，这种相互作用是“消极上位性”的一个有说服力的例子 - “两个突变的案例，一个是古代的，一个是近期的，当它们被选中时都被认为是有益的，当放置在同一个植物中​​时会产生负面影响。”

通过完全否定无关节所带来的特性- 这是一种不必要的 - 分支爆炸 - “我们认为育种者错过了一些重要的产量潜力。” 该团队能够通过调整负责绿帽大小的基因的“剂量”来捕获和利用这种潜力。与商业种植者一样，不是将其对分枝的影响归零，而是能够与携带不同版本(称为等位基因)的变体进行遗传杂交，因此只能表达其分支能力的一小部分。

结果是一种弱分枝的番茄品种，也是无缝的，因此易于收获。然而，他们也有更多的成果，仅仅是因为他们只开发了更多的枝和花。

Lippman说，这种识别，中和和潜在利用负上位性的策略可能有助于改善其他作物，也可能是驯养的动物，其中可能存在更多隐藏的基因相互作用，而不明显的负面影响阻碍了繁殖者和农民实现其充分遗传潜力。

“绕过在由驯化基因征收番茄产量负上位”出现在网上细胞月18日，2017年的作者是：塞巴斯蒂安Soyk，扎卡里·H.·莱蒙，马坦Oved的，约瑟夫·费雪，凯蒂L. Liberatore，不久居公园， Anna Goren，Ke Jiang，Alexis Ramos，Esther van der Knaap，Joyce Van Eck，Dani Zamir，Yuval Eshed和Zachary B. Lippman。