Förbättrade odlingsegenskaper hos potatis på nordliga latituder genom tidig knölsättning och mognad

Väldigt få av de grödor som vi idag odlar i Sverige har funnits här innan de domesticerades och anpassades för jordbruket. De flesta av dessa grödor har sitt vilda ursprung från breddgrader söderut och i andra världsdelar, där även den inledande anpassningen till jordbruk har gjorts. Med vad man idag tror är migration av en jordbrukande befolkning, har odlingen och anpassningen successivt flyttats bland annat norrut till ett kyligare klimat och annorlunda dagslängd under odlingssäsongen.

I Sverige har vi mycket kortare odlingssäsong men med längre dagar och oftast svalare temperaturer. En för oss viktig gröda som inte haft den ovan beskrivna successiva anpassningen över flera tusen år är potatis, som kom till Europa först under 1500-talet genom de spanska erövringarna i Sydamerika och därefter vidare till Sverige under 1600-talet. Den odlade potatisen har sitt ursprung i Anderna och har där odlats av människan under tusentals år.

Potatis odlar man för de näringsrika knölarna och växten bildar dessa vid kort dagslängd och svalare temperatur. Detta ställde till problem då potatisen togs till Europa där knölsättningen blev väldigt oförutsägbar efter de dagslängdsförhållanden som råder. Efter hand fann man dock varianter av potatis som också gav knölskörd i Europa och även i Sverige. Dessa skillnader i tolerans av olika dagslängd för knölsättning beror av genetisk variation.

Genetisk variation är hela grunden för växters anpassning till olika miljöer men också en förutsättning för aktiv växtförädling där man tar fram nya sorter mer lämpade för ett specifikt klimat, dagslängd, odlingssäsong och de växtskadegörare som är aktiva i den aktuella miljön. Genom växtförädling har vi idag potatissorter som fungerar bra i Europa och Sverige och som är lämpade för många olika ändamål, tex. för att koka, fritera och använda för stärkelseproduktion. Norrut i Sverige finns det dock fortfarande stora begränsningar vad gäller utnyttjandet av de långa ljusa dagarna för att nå mognad under den kortare odlingssäsongen.

Under de senaste 10 åren har forskningen utrönt mycket kring vad som startar knölsättningen i potatis och även studerat genetiska varianter som underlättat för odling i miljöer med längre dagar. Det har visat sig att initieringen av knölbildningen har många likheter med initiering av blomning. Hur växter reagerar på temperaturer och dagslängd för att börja blomma och vilka gener som styr detta är ett stort forskningsområde och nu har det alltså visat sig att liknande gener gör att vi får potatisknölar under specifik dagslängds och temperaturförhållande.

I detta projekt vill vi undersöka och förändra den genetiska variationen i ett antal nyckelgener för initiering av knölsättning och även de signaler som visar på tillgången av energi från fotosyntesen. Målet är att se om vi kan nå en mer gynnsam genetisk variation som kan ge en tidig knölsättning och bättre utnyttja de långa svenska sommardagarna för att nå en tidigare mognad. Därmed skulle man kunna få en mer förutsägbar potatisodling i större delar av Sverige än vad man har idag.

Det verktyg vi kommer använda för att öka den genetiska variationen med kallas för CRISPR-Cas9, även känd som ”gensaxen”. Upptäckten av CRISPR-Cas9 och anpassningen av den som metod gav under 2020 Nobelpriset till Jennifer Doudna och Emmanuelle Charpentier. I sin grundläggande form består "gensaxen" av två delar, ett enzym som gör ett klipp i arvsmassan och en bit RNA (syster till DNA) som leder saxen till önskat ställe i arvsmassan där man vill öka den genetiska variationen. Då klippet gjorts i önskad gen, i exempelvis potatis, så reparerar växten klippet men gör då ofta fel vilket gör att den lagade genen ser lite annorlunda ut än den tidigare gjorde. Detta ger samma sorts förändringar som spontant uppstår i naturen och som är grunden till att ny genetisk variation har uppstått.