Resistensgener i gran ger hopp i kampen mot skadegörare

Problemen ökar

Eftersom svampen är mycket effektiv på att kolonisera nya stubbar och förblir kvar i marken så länge, ökar förekomsten av rotticka i våra skogar med cirka 23 % per årtionde. Redan nu har ungefär var sjätte avverkad gran rötskador i varierande grad, och kostnaderna uppskattas till två miljoner kronor om dagen. Det finns alltså stora värden att rädda om svampens härjningar kan begränsas – och ännu större att förlora, om ingenting görs.

Eftersom det är svårt att angripa svampen i sig, framstår motståndskraftiga granar som det mest attraktiva motmedlet. Sådan motståndskraft är ärftlig, så det finns förutsättningar för ett förädlingsarbete, men det naturliga urvalet arbetar mycket långsamt i fallet rotticka och gran. Trädet ruttnar från insidan, men överlever många årtionden och mottagliga individer kan således fortsätta att fröa av sig gång på gång.

Jakten på motståndskraft

Urvalet skulle alltså behöva hjälp på traven. Detta kan åstadkommas genom ett artificiellt urval, där man endast använder frön från träd med åtråvärda egenskaper. Men motståndskraft mot rotticka märks inte förrän trädet är många år gammalt. Därför har forskare länge varit på jakt efter molekylära markörer, identifierbara delar av trädets DNA som förknippas med motståndskraft, och därför kan användas för att sålla ut motståndskraftiga träd på ett mycket tidigt stadium.

Denna jakt har i huvudsak följt två principer. Man har dels undersökt vilka gener som varit aktiva i gran före respektive efter infektion, enligt hypotesen att gener som styr motståndskraften slås av eller på i närvaro av svampen. Den andra metoden har varit associationsstudier, där man mätt motståndskraften i en stor mängd syskonträd och tagit reda på vilka delar av genomet de starkaste syskonen haft gemensamt. Sådana områden kallas QTL. Den ena metoden visar alltså vilka gener som är aktiva under vissa betingelser, men utan att bevisa deras betydelse. Den andra visar i vilka områden de gener som har betydelse finns, men utan att visa att de faktiskt är aktiva. Alltså vore en kombination av dessa båda metoder en potentiellt kraftfull metod för att identifiera resistensgener, som sedan skulle kunna användas i ett riktat förädlingsarbete.

Kombinerade metoder

Detta är precis vad Rajiv Chaudhary vid institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi vid Sveriges lantbruksuniversitet har gjort i sin nyligen publicerade doktorsavhandling.

- Målet med avhandlingen var att hitta molekylära markörer för motståndskraft mot rotticka i gran, och mot askskottsjuka i ask, säger Rajiv. Vi ville kombinera kraften av gamla och nya associationsstudier med nya uttrycksstudier för att belysa frågan från flera håll samtidigt.

Rajiv och hans kollegor har använt sig av en sammanställning av flera tidigare analyser av syskonfamiljer, vilket gett en mycket högupplöst bild av vilka gener som finns i de QTL som associerats med motståndskraften. Därefter gjordes infektionsförsök i barken på unga granar för att kunna studera vilka av dessa gener som faktiskt påverkas av infektionen.

Flera starka kandidater

- Detta gav inte färre än 124 gener som både var signifikant påverkade och befann sig i en QTL. Några av dessa har i tidigare studier visat sig involverade i motståndskraft mot infektioner, berättar Rajiv.

Till exempel var PaNAC04 kraftigt uppreglerad vid infektion. NAC är så kallade transkriptionsfaktorer, som påverkar uttrycket av andra gener. Många NAC-gener har en påvisad roll i växters hantering av såväl biotisk som abiotisk stress, och har dessutom visat sig påverka toleransen mot angripande skadegörare av olika slag.

Kompletterande studier

- Syskonfamiljer är användbara, men de kan inte hitta QTL för egenskaper som inte mätbart skiljer sig mellan föräldrarna, även om de vore viktiga för motståndskraften, säger Rajiv. Därför gjorde vi också en oberoende associationsstudie, på 466 obesläktade granar. Principen är den samma som med syskonstudierna; när resistenta individer delar samma genomsekvenser, kan det förmodas att dessa innehåller gener som påverkar motståndskraften.

Associationsstudien fångade genen PaLAC5, signifikant uttryckt just i barken vid infektionssåret, och enbart vid infektion med rotticka. Tidigare studier har visat att PaLAC5 aktiveras just vid stressresponser. Den styr tillverkningen av lackas som används vid produktionen av lignin, som gör vävnaden svårframkomlig för den infekterande svampen.

Sammanfattning

Rajiv Chaudharys avhandling har identifierat flera gener som kan användas som markörer för motståndskraft i gran. De är mycket intressanta för ett framtida förädlingsarbete, eftersom de verifierats med dubbla metoder och, i några fall, dessutom särskilt visat sig vara uttrycka i själva infektionszonen.

Skrivet av Mårten Lind.