SLU-nyhet

Barriär för växtförädlare förklarad i detalj

Publicerad: 09 augusti 2017
jiang_collapsed and viable seeds300.jpg

För några år sedan ledde Claudia Köhlers laboratorium vid SLU en studie som identifierade en gen som gör att frövitan inte utvecklas normalt vid korsningar av växter med olika antal kromosomuppsättningar. Nu presenterar laboratoriet ytterligare detaljer som förklarar den molekylära grunden för detta viktiga hinder för växtförädlare jorden runt.

Artikeln publicerades online den 25 juli i tidskriften Genes & Development.

Flertalet av dagens grödor är polyploida, vilket innebär att de har fler än två kromosomuppsättningar i sina celler. Förädlingen av moderna grödor har inte bara lett till en ökad ploiditet utan har också lett till förluster av många fördelaktiga egenskaper som ger resistens mot t.ex. sjukdomsangrepp eller torkstress. Idag försöker växtförädlare återinföra sådana "förlorade egenskaper" från icke-polyploida förfäder till polyploida grödor, men ansträngningarna kompliceras av en barriär som förhindrar korsningar av arter som skiljer sig i ploiditetsnivå. Detta fenomen, även kallat den triploida spärren, har varit föremål för mycket forskning, men dess underliggande orsaker har varit okända.

En ny artikel, där Hua Jiang från Claudia Köhlers laboratorium är huvudförfattare, visar hur "problemet" uppstår i frövitan – den näringsrika vävnad som stöder embryotillväxten och som ger eftertraktade kalorier i livsmedel och djurfoder. Det som händer vid hybridisering av växter med olika kromosomantal är att det sätt på vilket arvsmassan är hoppackad i frövitans celler förändras. Detta leder i sin tur till att aktiviteten hos tillväxtfrämjande gener i frövitan förändras kraftigt, med dödliga konsekvenser för det växande fröet. Författarna har nu identifierat de gener som orsakar detta fenomen och banar därmed väg för nya metoder som gör det möjligt att kringgå hybridiseringsbarriärer.

I studien användes modellplantan backtrav (Arabidopsis thaliana). Växtvarianter med mutationer vid kritiska positioner i arvsmassan (inklusive en som bröt den "triploida spärren" och nästan bara producerade livskraftiga frön) gjorde det möjligt att identifiera nyckelgenerna och de molekylära mekanismerna.

Mer information

Kontaktperson
Professor Claudia Köhler
Institutionen för växtbiologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
http://kohlerlab.se/

Artikeln
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. Doi: 10,1101 / gad.299347.117
http://www.genesdev.org/cgi/doi/10.1101/gad.299347.117

Pressbilder

(Får publiceras fritt i artiklar om detta pressmeddelande. Fotograf ska anges.)

Aborterade triploida frön. Foto: Hua Jiang

Triploida frön "räddade" genom mutationer i kromatinmodifierande gener. Foto: Hua Jiang

Hua Jiang, artikelns försteförfattare. Foto: Jun Yi