Träd har fler gener än människor

Människans hela uppsättning av gener kartlades 2001, och man uppskattar att vi har 22 000-23 000 gener, som var och en är en ritning för ett – ibland flera – protein. Nu har äntligen samtliga gener i ett träd, en poppel, kartlagts. Det är resultatet av ett mångårigt samarbete mellan framför allt amerikanska, svenska och kanadensiska forskare. Detta är den tredje växten, efter Arabidopsis (backtrav) och ris, som kartlagts på detta vis.

Det visade sig att trädet innehöll fler gener än vad man väntat sig, cirka 45 000. Det betyder dock inte att ett träd är dubbelt så komplicerat i genetiskt avseende som en människa. Huvudanledningen till att genantalet är så stort är att cirka 80 procent av poppelns gener förekommer i två nästan likadana varianter.

Innan släktet Populus (popplar och aspar) skiljde sig från släktet Salix (vide, sälg och pil) skedde en kromosomfördubbling (polyploidisering) som dubblerade alla gener, och av någon anledning har de flesta av dessa blivit kvar. Ingen av de organismer som förut kartlagts har lika många dubbla genkopior.

Det träd som studerats är en klon “Nisqually-1” av arten Populus trichocarpa, som på svenska kallas jättepoppel. Andra popplar och aspar har dock nästan identiska gener; generna i vår svenska asp, Populus tremula, är till ungefär 98 procent identiska med dem i jättepoppeln.

Växtforskare över hela världen kommer nu att kunna studera träd mycket mer effektivt, eftersom man har en katalog över alla gener och därför mycket lättare kan lista ut vilken gen som ligger bakom vilka funktioner. Dessutom kan man nu mycket effektivare förstå vad som skiljer ett träd från en ört, men också vad som skiljer olika trädindivider av samma art från varandra. Trots att två aspar kan te sig mycket lika är de genetiskt mycket mer olika än vad vi människor är.

– Två aspars DNA skiljer sig ungefär med 1 procent, det vill säga lika mycket som en människa skiljer sig från en chimpans. Två människor, även om de kommer från olika kontinenter, skiljer sig inte ens en tiondel så mycket, förklarar professor Stefan Jansson, Umeå Plant Science Centre.

Kunskapen kommer bland annat svensk skogsindustri till godo. Forskningen på asp och poppel ger insikter om exempelvis om träds tillväxt, blomning, vedbildning och förmåga att utstå tuffa klimatförhållanden – något som sedan kan appliceras på tall och gran. I förlängningen kommer därför svensk skogsindustri att kunna se fram emot skogsråvara med högre kvalitet och därmed ett högre värde. Ska vi ställa om till förnyelsebar energiproduktion är skogsråvaran en viktig komponent, och de nya forskningsrönen har stor betydelse för den framtida forskningen inom detta område. Svenska forskare kan fortsätta att ligga i den absoluta frontlinjen; kontakten mellan grundforskning, som detta representerar, och tillämpad forskning inom skogsområdet bibehålls och utvecklas.

Vid Umeå Plant Science Centre och andra forskningscentra i världen pågår arbetet med att kartlägga genuppsättningen även hos tall och gran, de två trädslag som spelar störst roll för svensk skogsnäring. Professor Rishi Bhalerao, en av de SLU-forskare vid Umeå Plant Science Centre som medverkat i projektet att kartlägga poppelns genom, tror att man inom kanske fem eller tio år kommer att ha kartlagt också dessa träd. Deras genom verkar vara mer komplicerat till sin uppbyggnad än poppel, och genkopior finns i mycket stort antal. Att en poppelvariants trädgenom nu finns beskrivet underlättar och kan påskynda kartläggningen av även dessa trädarter. Modellväxten Arabidopsis, backtrav, är ett oumbärligt hjälpmedel i detta arbete, eftersom de flesta gener hos poppeln har motsvarigheter hos Arabidopsis.

De svenska forskarna har framför allt koncentrerat sig på de delar av genomet som kodar för proteiner. Den svenska delen av projektet har genomförts med hjälp av stöd från främst Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Stiftelsen för strategisk forskning samt Kempestiftelserna. Dessa stiftelsers stöd till genomikforskning, infrastruktur och excellenta forskarmiljöer har varit en nödvändighet för att svenska forskare på ett så aktivt sätt skulle kunna medverka i och leda utvecklingen på detta område.

Uppsatsen som beskiver resultatet av det mångåriga arbetet heter “The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa” och publiceras i dagens nummer av tidskriften Science. Totalt 111 forskare från 34 olika laboratorier har deltagit. Projektet har koordinerats av amerikanska, kanadensiska och svenska forskare. Från Umeå Plant Science Centre har, vid sidan av Stefan Jansson och Rishi Bhalerao också Ove Nilsson, Björn Sundberg, Jan Karlsson och Göran Sandberg medverkat.

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

Professor Rishi Bhalerao, Umeå Plant Science Centre. Tel: 090-786 84 88
E-post: rishi.bhalerao@genfys.slu.se

Dr Fredrik Sterky, KTH
Tel 08-55378298 eller 070-3262911
E-post: fredrik.sterky@biotech.kth.se