Liten kusin från labbet räddar rapsen från röta
Den första växt som fick hela sin genuppsättning kartlagd var ingen av våra stora grödor, utan det lilla ogräset backtrav. Nu har Jens Staal från SLU utnyttjat de gedigna kunskaperna om denna modellväxt i studier av en allvarlig växtsjukdom, torröta, på den besläktade oljeväxten raps. Avhandlingen visar hur flera komponenter i backtravens immunförsvar samverkar för att skydda växten mot torröta. Denna kunskap kan tillämpas direkt i förädlingen av rapssorter som är resistenta mot sjukdomen.
Torröta är en svampsjukdom som orsakar stora skador på raps och andra kålväxter i Sverige och världen över. Bara i Frankrike orsakar denna sjukdom årliga skador på upp till 147 miljoner euro. Problemet med torröta förväntas också tillta, dels på grund av klimatförändringar, dels för att odlingen av raps ökar i takt med en stigande efterfrågan. Alltmer raps används nu för produktion av raps-metylester (RME), ett bränsle som kan ersätta fossil diesel. Även andra kvaliteter hos rapsoljan har dock börjat uppmärksammas – både dess goda hälsoegenskaper och möjligheterna att använda oljan för andra tekniska ändamål.
Genom att studera immunförsvaret hos molekylärbiologernas favoritväxt backtrav (Arabidopsis thaliana ), en liten kusin till raps, har Jens Staal och hans kollegor identifierat flera komponenter som en växt behöver för att försvara sig mot torröta (Leptosphaeria maculans / Phoma lingam ). En av dessa komponenter är en så kallad resistensgen, en typ av gen som använts i den traditionella förädlingen av sjukdomsresistenta grödor. Den typ av resistensgen som skyddar backtrav mot torröta har flera likheter med djurs och människors ospecifika immunförsvar*. Växtförädlare kan föra över resistensgenen till raps med hjälp av genteknik för att ta fram nya sorter som är resistenta mot torröta. De kan också leta fram liknande gener i vilda rapssläktingar och sedan använda traditionell förädling för att framställa resistenta sorter. Många av de resistensgener som idag används mot torröta i raps finns för övrigt på delar av raps-kromosomerna som liknar den del av backtravs-kromosomen där avhandlingens resistensgen är belägen.
Resistensen mot torröta är dock komplicerad och det behövs fler komponenter än bara en enkel resistensgen. Till exempel behöver backtrav producera giftet camalexin för att helt motstå en infektion av torröta. Det visade sig även att mängden camalexin som producerades bestämde hur fort backtraven blev sjuk om den saknade resisensgenen.
I vanliga fall brukar växthormoner som eten, jasmonsyra och salicylsyra vara inblandade i växters försvar mot sjukdomsframkallande organismer, men dessa hormoner hade ingen avgörande betydelse för backtravens försvar mot torröta. I stället visade det sig att dessa växthormoner samverkar med svampens utveckling, och styr när svampen skall övergå från att växa i växten utan att orsaka symptom till att orsaka synliga symptom och bilda sporer. Detta kom Jens Staal fram till genom studier av avancerade korsningar mellan mutanter i backtrav: Muterade backtravsplantor som helt saknar de försvarssystem som bygger på de tre hormonerna hade ändå god motståndskraft mot torröta. Däremot syntes effekter från de tre hormonerna på sjukdomsutvecklingen när de camalexin- och resistensgens-beroende försvaren korsats bort.
Avhandlingen visar också att det finns en samverkan mellan torröta och en annan viktig rapssjukdom, kransmögel. När dessa två sjukdomar kombineras framträder torrötesymptomen på backtrav mycket tidigare och tydligare. Genom att studera ett stort antal mutanter kunde Jens Staal även se att växthormonet abskissinsyra (ABA), som i vanliga fall skyddar växten mot torka, köld och salt, även skyddar mot torröta. Tack vare en liten och till det yttre oansenlig liten kusin från labbet har det alltså varit möjligt att få en helt ny förståelse kring hur resistens mot torröta i raps fungerar. Denna grundforskning har också uppenbara praktiska användningsområden.
* Det snabba, medfödda immunförsvaret, som känner igen generella mönster hos sjukdomsframkallande organismer.
Civilingenjör Jens Staal, institutionen för växtbiologi och skogsgenetik, SLU, försvarar fredagen den 27 oktober 2006 kl. 9.00 sin avhandling Genes and mechanisms in Arabidopsis innate immunity against Leptosphaeria maculans . Disputationen, som avser teknologie doktorsexamen, äger rum i sal 142 (aulan), Genetikcentrum, SLU, Ultuna, Uppsala. Opponent är professor Jonathan Jones, The Sainsbury Laboratory, John Innes Centre, Norwich, Storbritannien.
Kontaktinformation
Jens Staal, 018- 673246, jens.staal@vbsg.slu.se
Pressbilder (får användas fritt i artiklar om denna disputation):
Foto på Jens Staal
http://www-nlfak.slu.se/pressbilder/staal/jens_staal.jpg
Raps angripen av torröta (foto: Matti Leino)
http://www-nlfak.slu.se/pressbilder/staal/torrota.jpg
Torröta: Sporkapslar (pyknider) innehållande vegetativa (asexuella) sporer (foto: Jens Staal)
http://www-nlfak.slu.se/pressbilder/staal/sporkapslar.jpg
