Kontakt  |  Press  |  Annonsera  |  Om kakor  |  In English In English  |  RSS RSS

Snabbare granar med kartlagda gener

Många organismer, allt från människor till virus, har fått sina genom sekvenserade. Under våren kartlades det största genomet hittills, nämligen granens. Förhoppningen är att den nya kunskapen ska kunna ge tåliga snabbväxande granar.

Publicerat 2013-09-04

Av Erika Lindbom

Vårt genom, den uppsättning av DNA som finns i nästan alla våra celler, spelar en stor roll för hur vi ser ut och fungerar. Forskningen satsar därför mer och mer på att sekvensera genomet och därmed kartlägga ordningen av basparen i vårt DNA.

Detta kan bland annat komma till nytta vid diagnosticeringen av genetiska sjukdomar. Det är även ett viktigt verktyg i fält som rättsmedicin, bioteknologi och jordbruk.

Det första DNA-baserade genomet sekvenserades 1977 och tillhörde viruspartikeln φX174. Sedan dess har många organismer fått sina arvsmassor kartlagda, däribland människans genom HUGO-projektet (Human Genome Organisation). I år sattes ett rekord, då sekvensen av det största genomet hittills publicerades, nämligen granens.

Från Jämtland

Kartläggningen av granens genom skedde i ett samarbete mellan Science for Life Laboratory (Scilifelab) och Umeå Plant Science Center (UPSC). Det DNA som undersöktes kom från kotten av en jämtländsk gran, vars avkommor har planterats på många hyggen i Sverige.

– Förhoppningen är att informationen som vi fått fram ska kunna användas av skogsnäringen, berättar Stefan Jansson från UPSC. Genom att använda genetiska markörer kan man kanske i framtiden få fram mer snabbväxande träd. Idag skördas granar när de är ungefär 60-80 år gamla, så det är ett långsiktigt arbete.

Projektet startade för tre år sedan och sekvenseringen sköttes av Scilifelab i Stockholm. De använde sig av metoden shotgun-sekvensering. Där bryts genomet ner i miljontals små fragment som i sin tur sekvenseras. Genom att DNA-bitarna överlappar kan de sedan pusslas ihop med hjälp av en dator för att få fram den exakta basparsföljden i genomet.

– Vi förstod från början att det skulle bli svårt, säger Joakim Lundeberg från Scilifelab. Det fanns ingen dator i Skandinavien som kunde hantera den enorma mängd data som vi fick ut så vi fick själva anpassa en dator för uppdraget. Förutom det fick vi även ta fram nya algoritmer för att para ihop DNA-bitarna med varandra och få fram sammanhängande kromosomsekvenser.

Granen har ett genom som är sju gånger större än människans. Det är däremot inte den största kända arvsmassan. Bland annat har tallar större genom än granar. Barrträd har i allmänhet mycket stora arvsmassor.

Överskotts-DNA kvar

I projektet upptäckte forskarna att antalet gener, alltså de delar av DNA-molekylen som kodar för proteiner, inte skiljer sig så mycket mellan granen och människan. Den största delen av granens arvsmassa består alltså av icke-kodande sekvenser. Och genomet växer.

– Vi har sett att granens genom innehåller många retrotransposoner, en typ av DNA-sekvenser som kan kopiera sig själva och "hoppa in" i andra delar av kromosomen, berättar Joakim Lundeberg. Djur och andra växter har ett cellmaskineri som ska ta bort sådant överskotts-DNA men det saknas hos barrträden.

Sedan dinosauriernas tid

På grund av retrotransposonerna har granens genom växt mer och mer genom årmiljonerna. Det är oklart vad denna "genomfetma" har för funktion. En teori är att det skyddar generna från skador. Om en cell exempelvis utsätts för UV-strålning så är risken mycket högre att det blir skador i överflödet av icke-kodande DNA. Hur som helst verkar barrträden ha ett vinnande koncept eftersom de har existerat i 250 miljoner år och i princip inte har förändrats sedan dinosauriernas tid.

Ekonomiskt sett är granen Sveriges viktigaste växt. Varje år säljs ca 250 miljoner granplantor för plantering i Sverige. Det motsvarar ungefär en halv miljard kronor per år. Om sekvenseringen av granens genom kan hjälpa till att välja ut snabbväxande granar som är väl anpassade till sin miljö och klarar sig bättre mot skadeinsekter skulle det vara mycket värdefullt för skogsindustrin.

Utavlade granar

Även om granens arvsmassa är sekvenserad är arbetet inte helt färdigt. Vissa korta sekvenser har inte getts en plats i DNA-pusslet än. Scilifelab måste upprepa sekvenseringen av genomet för att få ett ännu bättre resultat.

– Ett stort problem som vi har haft är att granen är väldigt utavlad, säger Stefan Jansson. Eftersom den är vindpollinerad kan dess pollen sprida sig långt. Kromosomerna från "mamma och pappa" kan därför vara ganska olika och granar skiljer sig, genetisk sett, mycket mer från varandra än vi människor som är mycket mer inavlade.

På grund av detta och den stora mängden DNA kan det bli svårt att pussla ihop bitarna efter sekvenseringen. Scilifelabs sekvenseringsmaskiner används inte bara till granen.

– Just nu sekvenserar vi flera olika genom, säger Joakim Lundeberg. Bland annat tar vi emot prover från sjukhus för att diagnosticera olika genetiska sjukdomar. För tillfället sekvenserar vi även genomet hos svenska koraller, och hos vissa svampar, insekter och parasiter.

Förutom shotgun-sekvensering finns flera andra metoder för att sekvensera DNA. Tekniken utvecklas och effektiviseras kontinuerligt och i framtiden hoppas forskare på att kunskapen om organismers genetiska uppsättning kan ge insikt i uppkomsten av sjukdomar som Alzheimers, hjälpa skogsindustrin och mycket mer.

 

Från bakterier till granar

1977, Det första DNA-genomet sekvenserades. Det tillhörde bakteriofagen φX174. En bakteriofag är ett virus som angriper bakterier.

1995, Haemophilus influenzae var den första bakterien som fick sitt genom sekvenserat. Bakterien kan bland annat orsaka hjärnhinneinflammation hos människor.

1996, Det första eukaryota genomet blev sekvenserat. Det tillhörde Saccharomyces cerevisiae, den typen av jäst som bland annat används när vi bakar kanelbullar.

1998, Genomet hos den första multicellullära organismen, masken Caenorhabditis elegans, sekvenserades.

2001, Den första sekvenseringen av människans genom publicerades, tack vare The Human Genome Organisation (HUGO).

2007, genomet med flest gener hittills tillhör parasiten Trichomonas vaginalis, som orsakar könssjukdomen trikomonaskolpit. Den har nästan tre gånger fler gener än människan.

2013, Det största genomet som sekvenserats hittills tillhör granen, Picea abies.

 

Quiz: Vad vet du om granen?

Den står i skogen, kanske på tomten och du kanske till och med tar in den i huset över julen. Granen är det vanligaste trädslaget i Sverige, men vad vet du om den egentligen? Testa dig själv! Rätt svar finns längst ner.

1. Lövträden utvecklades för 100 miljoner år sedan. När kom barrträden till?

1: 170 miljoner år sedan, X: 70 miljoner år sedan, 2: 250 miljoner år sedan

2. En gran kan bli över 400 år gammal men vid vilken ålder kan den börja föröka sig?

1: 20 år, X: 100 år, 2: 3 år

3. Vilket svenskt landskap har granen som landskapsblomma?

1: Medelpad, X: Härjedalen, 2: Ångermanland

4. Hur gammalt blir ett granbarr ungefär?

1: 1 år, X: 5 år, 2: 25 år

5. Många djur lever av granfrön. Vilken av Sveriges korsnäbbsarter är specialiserad på just granfrön?

1: Mindre korsnäbb, X: Större korsnäbb, 2: Bändelkorsnäbb

Rätt svar: 1(2) 2(1) 3(1) 4 (X) 5(1)

Kommentarer
Klas 2013-09-06
Jag ser med oro på att man vill plantera ut trädkloner över hela Sverige. Vi får monokulturer i form av virkesåkrar med en utarmad gendiversitet. Hur det påverkar resiliens och artsammansättning har vi ingen aning om.

Mina sidor

Om inloggning
Glömt lösenordet?
Avbryt

Fyll i ditt medlemsnummer. Vi skickar ett nytt lösenord till den e-postadress vi har registrerad för dig.

Om inlogg på Mina sidor

Ledaren

På nytt jobb

Fråga en naturvetare