Orsak till ovanligt arvbarhetsmönster funnen

Mendel var den första genetikern och han använde ärtor för att kartlägga ärftlighetens grundläggande mekanismer. Genom att använda växten backtrav har nu forskare lagt ytterligare en genetisk pusselbit som ger ny insikt om ett tidigare okänt ärftlighetsmönster. Forskarna studerade arvsmassan hos hundratals olika backtrav som samlats in från olika delar av världen. Genom att använda nyutvecklade matematiska modeller kunde de identifiera flera genetiska varianter som låg nära varandra på en kromosom och tillsammans påverkade växtens förmåga att ta upp mineraler ur jorden. Då de låg väldigt nära varandra i arvsmassan orsakade de ett ovanligt arvbarhetsmönster som man nu för första gången kunnat förklara.

Det visar ny forskning som nu publiceras av forskare från SLU (Sveriges lantbruksuniversitet) och University of Aberdeen, Skottland, i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften PLOS Geneticts.

Att förstå hur generna i vår arvsmassa gör att vi får olika egenskaper är en av de mest grundläggande, och svåra, utmaningarna inom genetiken. Varför drabbas vissa av sjukdomar och andra inte? Varför kan vissa växter klara ett kallt klimat? Hur kan en grand danois-hund väga 80 kg medan en chihuahua väger 2 kg? Listan på frågor kan göras hur lång som helst och många av svaren på dessa finns någonstans i vår arvsmassa. I en studie som sökte svara på varför backtrav från olika delar av världen tar upp mineraler ur jorden olika effektivt noterade en forskargrupp från SLU något extra intressant.

– Vi letade efter gener i arvsmassan som gjorde att växterna hade olika förmåga att ta upp mineraler, säger Simon Forsberg som analyserat data från experimentet. Men vi fann i stället en region i arvsmassan som gjorde att vissa växter tog upp normalt med mineraler medan andra till synes slumpvis tog upp allt från väldigt litet till stora mängder.

Det arvbarhetsmönster som forskarna fann har beskrivits tidigare både i växter, djur och människor, men man har inte tidigare kunnat visa vad det är för genetiska mekanismer i arvsmassan som orsakar detta. Eftersom backtrav är en modellväxt där man kan göra avancerade genetiska studier i stor skala kunde forskarna från SLU och University of Aberdeen nu för första gången göra detta.

– Vi har länge arbetat med att utveckla nya matematiska modeller för att förstå orsaken till ovanliga nedärvningsmönster, säger Örjan Carlborg, professor i beräkningsbaserad genetik, som har lett studien. Dessa har nu hjälpt oss både att hitta och förstå hur uppkomsten av flera mutationer i samma gen under evolutionen kan leda till ovanliga genetiska effekter som man förbiser i de flesta studier.

Resultaten bidrar till en ökad generell förståelse för vilka genetiska mekanismer växter och andra organismer kan utnyttja för att anpassa sig till nya livsbetingelser. Denna nya kunskap gör att vi får lättare att förstå vad som kan hända när vårt klimat förändras. Kunskapen kan också användas för att förutsäga hur växt- och djurpopulationer kan komma att utvecklas i olika typer av förädlingsprogram. Med hjälp av de metoder som forskarna nu presenterar kan man i framtiden på ett effektivare sätt studera även andra egenskaper, till exempel hos människor och djur, för att förstå hur viktig den här typen av genetisk struktur är för hur dessa egenskaper nedärvs.

Resultaten publicerades i PLOS Genetics den 23 november och finns allmänt tillgänglig på länken: http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1005648

Författare är Simon Forsberg, Matthew Andreatta, Xin-Yuan Huang, John Danku, David Salt och Örjan Carlborg.

Kontaktuppgifter:

Örjan Carlborg, Institutionen för kliniska vetenskaper, SLU

Tel 018-67 20 01, 076-210 91 14, orjan.carlborg@slu.se

Bildtext: Professor Örjan Carlborg, SLU (Foto: Jenny Svennås-Gillner/SLU)