Skip to main content

Barriär för växtförädlare allt närmare en lösning

Pressmeddelande   •   Jan 29, 2018 16:05 CET

Pollenkorn i ståndarknapp hos backtravsplanta. Foto: Germán Martínez

Ett stort problem för växtförädlare jorden runt är att frövitan inte utvecklas normalt vid korsningar av växter med olika antal kromosomuppsättningar. Claudia Köhlers labb vid SLU har steg för steg undersökt hur problemet uppkommer, och har nu beskrivit den molekylära grunden för den s.k. triploida spärren. Målet är en metod som gör det enkelt att föra över åtråvärda egenskaper från vilda släktingar till moderna jordbruksgrödor.

Flertalet av våra grödor har under domesticeringens gång kommit att få fler kromosomuppsättningar än sina vilda släktingar, vilket i stor utsträckning har bidragit till de moderna grödornas framgång. Vete, potatis, raps och jordgubbar är till exempel polyploida, medan deras förfäder inte är det. Ökningen av antalet kromosomuppsättningar (ploidi) har dock minskat de nya sorternas förmåga att korsa sig med sina vilda släktingar, vilket också begränsar växtförädlarnas möjligheter att återinkorsa värdefulla egenskaper som har gått förlorade under domesticeringsprocessen. Orsaken är ett fenomen som kallas den "triploida spärren", som orsakar allvarliga defekter i frövitan vid korsningar av växter som skiljer sig i ploiditetsnivå.

Claudia Köhlers forskargrupp vid SLU visade i somras hur "problemet" uppstår i frövitan – den näringsrika vävnad som stöder embryotillväxten och som ger eftertraktade kalorier i livsmedel och djurfoder. Det som händer vid hybridisering mellan växter med olika kromosomantal är att det sätt på vilket arvsmassan är hoppackad i frövitans cellkärnor förändras. Detta leder i sin tur till att aktiviteten hos tillväxtfrämjande gener i frövitan förändras kraftigt, med dödliga konsekvenser för det växande fröet. Författarna identifierade också de gener som orsakar detta fenomen.

Nu har forskargruppen tagit ytterligare ett stort steg mot nya metoder som kan göra det möjligt att kringgå den triploida spärren. Tillsammans med SLU-kollegan Germán Martínez forskargrupp och kollegor från Cold Spring Harbor i USA ger de en bild av fenomenets molekylära bakgrund. Resultaten presenterades nyligen i två artiklar i tidskriften Nature Genetics.

Det de visar är att omflyttningsbara (transponerbara) element (en klass av genetiska enheter som kan byta plats i arvsmassan) – allmänt kända som "hoppande gener" – har en grundläggande betydelse i processen. Under pollenbildningen producerar dessa "hoppande gener" något som betecknas små RNA, som styr olika geners aktivitet senare under fröutvecklingen. Om dessa förekommer i överskott (vilket de gör i pollenkorn från växter med högre ploidi) inducerar de fröabort.

– Vi kunde se att mutanter av vår modellväxt (backtrav) som inte producerar små RNA i pollenkornen ger livskraftiga triploida frön, säger Claudia Köhler. Det är ett bevis på vilken central betydelse små RNA har för aborteringen av triploida frön.

I båda artiklarna är forskarnas teori att små RNA som härrör från hoppande gener skapar en kvantitativ signal för kromosomtal, och att det krävs en väl avvägd dosering för att livskraftiga frön ska bildas.

– Om vi lär oss att manipulera biosyntesen av små RNA skulle vi alltså ha ett enkelt sätt att föra över åtråvärda men förlorade egenskaper från vilda släktingar till moderna jordbruksgrödor, säger Claudia Köhler. Det kan t.ex. vara egenskaper som gör växten tåligare mot sjukdomsangrepp eller torkstress.

Kontaktperson

Professor Claudia Köhler
Institutionen för växtbiologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
018-67 33 13, claudia.kohler@slu.se
http://kohlerlab.se/

Artiklarna

German Martinez, Philip Wolff, Zhenxing Wang, Jordi Moreno-Romero, Juan Santos-González, Lei Liu Conze, Christopher DeFraia, R. Keith Slotkin & Claudia Köhler. Paternal easiRNAs regulate parental genome dosage in Arabidopsis. Nature Genetics (2018)
https://doi.org/10.1038/s41588-017-0033-4

Filipe Borges, Jean-Sébastien Parent, Frédéric van Ex, Philip Wolff, German Martínez, Claudia Köhler & Robert A. Martienssen. Transposon-derived small RNAs triggered by miR845 mediate genome dosage response in Arabidopsis. Nature Genetics (2018).
https://doi.org/10.1038/s41588-017-0032-5

Pressbilder

(Får publiceras fritt i artiklar om detta pressmeddelande. Fotograf ska anges.)

Pollenkorn i ståndarknapp hos backtravsplanta. Foto: Germán Martínez

Kommentarer (0)

Lägg till kommentar

Kommentera

Agree With Privacy Policy