Stort genombrott – nu är ett träds gener kartlagda

Nu finns äntligen en karta över hur alla gener ser ut hos ett träd, en poppel, tillgänglig för världens forskare. Denna tredje växtgenomsekvens (efter backtrav och ris) är resultatet av ett samarbete mellan framför allt amerikanska, svenska och kanadensiska forskare. Det svenska projektet bedrivs i samarbete mellan Umeå Plant Science Centre och Kungl. Tekniska högskolan med ekonomiskt stöd från främst Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Stiftelsen för strategisk forskning samt Kempestiftelserna.

Skogsforskare över hela världen är entusiastiska över genombrottet. Professor Brian Ellis vid University of British Columbia i Vancouver säger till exempel:

– Access to the genetic blueprint of a tree will make it possible to develop the next generation of forests, with novel wood properties, improved pest resistance and increased capacity to capture greenhouse gases.

– Dagens offentliggörande visar att vår stora satsning på svensk genomikforskning har gett resultat, säger Erna Möller, verkställande ledamot på Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Det är glädjande när en stiftelse som vår har den flexibilitet som krävs för att stötta nya och vetenskapligt högprioriterade forskningsprojekt. Trädgenomikprojektet har både inför starten och under projektets gång utvärderats och givits allra högsta betyg. Vi är tacksamma för det engagemang, det nytänkande och den kompetens som har präglat detta viktiga trädforskningsprojekt. Vi hoppas också att resultaten kan omvandlas till nytänkande och produktutveckling inom den svenska skogsindustrin.

Staffan Normark, VD för Stiftelsen för strategisk forskning, säger:

– Stiftelsens satsning på excellenta forskarmiljöer har visat sig betydelsefull. Vår satsning vid Umeå Plant Science Centre har bidragit till den kraftsamling och infrastruktur som krävs för att placera Sverige i frontlinjen inom detta för landet strategiska område. Tillgång till ett helt trädgenom kommer att ha mycket stor betydelse för all skogsforskning och det är mot denna bakgrund glädjande att vi i Sverige lyckats bygga upp ett skogligt forskningscentrum av internationell konkurrenskraft!

Kunskapen kommer att komma svensk skogsindustri till godo. Trots att asp inte är ett trädslag som i Sverige har någon större ekonomisk betydelse kan forskningen på asp och poppel ge insikter t ex om träds tillväxt, blomning, vedbildning och förmåga att utstå tuffa klimatförhållanden som sedan kan appliceras på de skogsträd som skapat vårt lands välstånd. I förlängningen kan därför svensk skogsindustri se fram emot en skogsråvara med högre kvalitet och därmed ett högre värde.

Databasen med hela poppelgenomsekvensen öppnas upp i dag på www.jgi.doe.gov/poplar . Den svenska databasen PopulusDB (www.populus.db.umu.se) med information om dessa geners reglering görs också nu tillgänglig, och presenteras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Science USA (www.pnas.org/cgi/reprint/0401641101v1). Dessutom har bland annat belgiska, franska, finska och koreanska trädforskare bidragit till arbetet. Ett bakgrundsmaterial finns längre ned på sidan och ett faktablad, producerat av Joint Genome Institute (JGI) och Oak Ridge National Laboratory (ORNL) finns att läsa på www.teknat.umu.se/aktuellt/pressmeddelanden/forestfacts.pdf. Pressmeddelanden från andra parterna finns på www.teknat.umu.se/aktuellt/pressmeddelanden/Final_poplar.pdf och www.jgi.doe.gov/News.

Bakgrundsmaterial
Gener styr många av våra sjukdomar och till och med våra beteenden påverkas till en viss del av gener. Även om såväl sjukdomar som beteenden i många fall beror på miljöpåverkan har genforskningen gjort det möjligt att på ett helt annat sätt än tidigare kunna studera hur mycket av vår psykologiska och kroppsliga utveckling som styrs av gener, och hur stor del som styrs av miljön. Att känna hela genomsekvensen (d v s att få en karta över hur alla gener ser ut) hos en art innebär långtifrån att man vet allt om den. Det finns mysterier hos människan som vi aldrig kommer att begripa trots forskarnas allt mera detaljerade genkartor men trots detta innebär en genomsekvens en revolution för forskningen på den arten; eftersom ”komponent-förteckningen” finns kan all forskarkraft riktas in på att begripa hur organismen fungerar. Under de senaste åren har sedan t ex hundens, bananflugans och nyligen (april 2004) råttans genomsekvens publicerats.

På samma sätt innebär naturligtvis genomsekvensen av en växt ett genombrott för forskningen. Den första växtgenomsekvensen (backtravens) publicerades i December 2000, och 2002 offentliggjordes sekvensen av risgenomet. Backtrav, ris, råttor och bananflugor i all ära men de organismer som dominerar jorden är träd, som förutom denna enorma ekologiska roll också har en mycket stor ekonomisk betydelse för de flesta av jordens länder. Nu har äntligen genomsekvensen av ett träd gjorts tillgänglig för världens forskare. Trädet som sekvenseras är en poppel som växte vid Nisqually-flodens strand i västra USA, men eftersom alla arter i släktet Populus (där bland annat den svenska aspen ingår) på gen-nivå är väldigt lika så kan resursen lika väl användas för att studera vanliga svenska aspar.

Forskargrupperna i de olika länderna har haft ett tätt samarbete, men koncentrerat sig på olika delar av arbetet. Amerikanska Oak Ridge National Laboratory (ORNL) har bland annat tagit fram DNA:t som skall sekvenseras medan Joint Genome Institute (JGI) har sekvenserat genomet med sk ”shot-gun” teknik. ORNL och JGI finansieras båda av det amerikanska energidepartementet (US Department of Energy’s Office of Science’s Biological and Environmental Research Program) som satsat 12 miljoner USD i projektet. De kanadensiska forskarna i British Columbia har, med stöd av Genome Canada, bland annat producerat en s.k. ”tiling path” av stora DNA-fragment (BAC-kloner) för att binda ihop hela genomet.

De svenska forskarna har framför allt koncentrerat sig på ”EST-sekvensering”, d v s de har tagit fram de bitar av genomet som är gener, största delen av ett genom består av DNA som inte direkt påverkar en arts egenskaper. De svenska forskarna vid Umeå Plant Science Centre (UPSC) och KTH började redan 1997 att arbeta med detta. När så DOE hösten 2001 beslutade att anslå pengar för att sekvensera ett trädgenom var den resurs som de svenska forskarna skapat en viktig faktor som bidrog till att det blev just en poppel som skulle sekvenseras. Förutom att visa vilka delar av genomet som verkligen är gener kan den svenska resursen PopulusDB (populus.db.umu.se) användas för att se i vilka delar av trädet de olika generna kan ha en funktion.

Kontaktinformation
För ytterligare upplysningar, kontakta

Professor Stefan Jansson, Umeå Plant Science Centre
Telefon: 070-677 23 31 eller 090-786 53 54
E-post:: stefan.jansson@plantphys.umu.se eller

Professor Göran Sandberg, Umeå Plant Science Centre
Tel: 090-786 63 04 eller 070-31 82 75
E-post: goran.sandberg@genfys.slu.se

Dr Fredrik Sterky, KTH
Tel: 08-5537-8298 eller 070-3262911
E-post: fredrik.sterky@biotech.kth.se