Proteiner visar vägen i växtförädlingen

Universitetslektor Fredrik Levander, vid Institutionen för immunteknologi vid Lunds universitet, är en av forskarna bakom en ny studie som visar att det går att avgöra vilka potatisplantor som ger högre skörd och har resistens mot bladmögel och brunröta, genom att analysera potatisplantornas proteiner.

– Problemet med att bara titta på gener är att det kan vara svårt att förutsäga odlingsegenskaperna hos till exempel en potatis. Proteinerna är närmare facit för vad som egentligen händer när växten växer. Samtidigt är det experimentellt lättare att mäta DNA-variationer, förklarar han.

Med hjälp av masspektrometri, närmare bestämt tekniken selected reaction monitoring, går det att ta reda på hur mycket det finns av utvalda peptider och proteiner hos växter. Först gäller det att ta reda på vilka av dessa molekyler som finns specifikt hos just växtindivider med bra egenskaper. Sedan kan växtförädlare använda peptiderna och proteinerna som markörer för egenskaperna, till exempel motståndskraft mot sjukdomar, torktålighet eller bra anpassning till ett visst odlingsområde.

Markörerna kan alltså tala om för växtförädlaren vad plantorna har för egenskaper, utan att man behöver vänta och identifiera egenskaperna i sig, hos uppvuxna plantor. Det sparar energi, tid och pengar.

Det finns redan metoder för att göra urval baserat på arvsmassan, med DNA-markörer. Men forskarna ser fördelar med att komplettera DNA-markörer med proteinmarkörer, eftersom proteinerna säger mer om vilka biologiska processer som är ”igång” i växten än vad DNA-markörer gör. Vissa gener kanske inte kommer till uttryck, och en viss gen kan ge upphov till flera olika proteiner.

– I många fall finns det många kopior av gener hos växter, och flera genvarianter som är väldigt lika varandra. Det gör det extra svårt att förutsäga växters egenskaper från DNA. Speciellt hos växter som är tetraploida, hexaploida, och så vidare, säger Fredrik Levander.

Man kommer närmare sanningen med proteinanalyser, jämfört med DNA-analyser, men det är knepigare att analysera proteinerna. DNA-sekvenser består bara av fyra olika baser och det finns metoder för att kopiera upp stora mängder av DNA. Proteinerna består av många fler beståndsdelar (aminosyror), och forskarna begränsas av hur mycket protein de lyckas få från ett blad eller en potatisknöl.

– Olika proteiner beter sig väldigt olika, därför är det mer komplicerat att analysera dem.

I den aktuella studien valde forskarna ut 104 proteinmarkörer. Vissa av dessa gick att använda för att förutspå högre avkastning och motståndskraft mot algsvampen Phytophthora infestans som orsakar bladmögel i bladverket och brunröta i knölarna. Det handlar alltså om proteinmarkörer för egenskaper som det ännu inte finns några kommersiella DNA-markörer för.

Studien har publicerats i Journal of Proteome Research och finansierades av Mistra Biotech och Stiftelsen för strategisk forskning.

Kontaktpersoner

Fredrik Levander, universitetslektor, Institutionen för immunteknologi, Lunds universitet

Erik Andreasson, professor, Institutionen för växtskyddsbiologi, SLU