Ny upptäckt kan underlätta omöjlig växtförädling
Forskare vid SLU har identifierat mekanismen bakom den spärr som hindrar att grödor med olika antal kromosomuppsättningar kan korsas. Upptäckten kan hjälpa växtförädlare att återinföra förlorade egenskaper.
Förädlingen av moderna grödor har lett till förluster av många fördelaktiga egenskaper, till exempel resistens mot sjukdomsangrepp eller torkstress. Idag försöker växtförädlare återinföra sådana ”förlorade egenskaper”, men det är svårt eftersom förädlingen också gjort att många växter blivit ”polyploida”. Det innebär att de fått fler än två kromosomuppsättningar i sina celler – och då utvecklas inte fröerna normalt.
Denna barriär, även kallat den triploida spärren, som förhindrar korsningar av arter som skiljer sig i ploiditetsnivå, har varit föremål för mycket forskning. Men dess underliggande orsaker har varit okända.
Hittat molekylära grunden
Claudia Köhler, professor vid institutionen för växtbiologi vid SLU, har tidigare identifierat en gen som gör att frövitan inte utvecklas normalt vid korsning av växter med olika antal kromosomuppsättningar. Nu presenterar hennes kollega Hua Jiang, på samma laboratorium, ytterligare detaljer som förklarar den molekylära grunden för detta viktiga hinder för växtförädlare jorden runt.
Problemet uppstår i frövitan – den näringsrika vävnad som stöder tillväxten och som ger eftertraktade kalorier i livsmedel och djurfoder. När växter med olika kromosomantal korsas, förändras sättet som arvsmassan packas ihop på i frövitans celler. Detta leder i sin tur till att aktiviteten hos de gener som främjar tillväxten i frövitan förändras kraftigt – med dödliga konsekvenser för det växande fröet.
Forskarna har nu identifierat de gener som orsakar detta fenomen och banar därmed väg för nya metoder som gör det möjligt att kringgå korsningsbarriärerna.
I studien användes modellplantan backtrav (Arabidopsis thaliana). Växtvarianter med mutationer i kritiska positioner i arvsmassan gjorde det möjligt att identifiera nyckelgenerna och de molekylära mekanismerna.
Mer information:
Professor Claudia Köhler
Institutionen för växtbiologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
http://kohlerlab.se/
Artikeln
Artikeln publicerades online den 25 juli i tidskriften Genes & Development.
Hua Jiang, Jordi Moreno-Romero, Juan Santos-González, Geert De Jaeger, Kris Gevaert, Eveline Van De Slijke & Claudia Köhler. Ectopic application of the repressive histone modification H3K9me2 establishes post-zygotic reproductive isolation in Arabidopsis thaliana. Genes & Dev. 2017. 31: 1272–1287.
