Planteavl:Brug af usynlige kromosomer til at videregive pakker af positive egenskaber

Den ideelle afgrødeplante er velsmagende og højtydende, samtidig med at den er modstandsdygtig over for sygdomme og skadedyr. Men hvis de relevante gener er langt fra hinanden på et kromosom, kan nogle af disse positive egenskaber gå tabt under avlen. For at sikre, at positive egenskaber kan videregives sammen, har forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) brugt CRISPR/Cas molekylsaks til at invertere og dermed genetisk deaktivere ni tiendedele af et kromosom. De egenskaber, der kodes for på denne del af kromosomet, bliver "usynlige" for genetisk udveksling og kan dermed videregives uændret. Forskerne har rapporteret om deres resultater i Naturplanter .

Målrettet redigering, indsættelse eller undertrykkelse af gener i planter er mulig med CRISPR/Cas molekylær saks. (CRISPR står for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.) Denne metode kan bruges til at gøre planter mere modstandsdygtige over for skadedyr, sygdomme eller miljøpåvirkninger. "I de senere år har vi for første gang kunne bruge CRISPR/Cas til ikke kun at redigere gener, men også til at ændre kromosomernes struktur," siger professor Holger Puchta, der i 30 år har forsket i anvendelser af gensakse med sin team på KIT's Botaniske Institut. "Gener er lineært arrangeret langs kromosomer. Ved at ændre deres sekvens var vi i stand til at vise, hvordan ønskede egenskaber i planter kan adskilles fra uønskede."

Nu har forskerne været i stand til at forhindre den genetiske udveksling, der normalt er en del af den arvelige proces, men som kan bryde forbindelserne mellem egenskaber. "Vi kan lukke et kromosom næsten helt ned, så det virker usynligt, så alle træk på det kromosom kan overføres i en pakke," siger Puchta. Indtil nu, hvis en plantes egenskaber skulle videregives sammen, skulle generne for disse egenskaber være tæt på hinanden på det samme kromosom. Hvis sådanne gener er spredt længere fra hinanden på et kromosom, adskilles de normalt under nedarvning, så en gavnlig egenskab kan gå tabt under avlsprocessen.

Lær af naturen:Kromosomteknik forhindrer genetisk udveksling

I deres forskning fulgte forskerne naturens eksempel. "These reversals, or inversions—a kind of genetic invisibility—also occur frequently on a smaller scale in wild and cultivated plants. We've learned from nature and have applied and extended our knowledge about the natural process," says Puchta.

In collaboration with Professor Andreas Houben from the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK), Puchta and his team inverted nine-tenths of a chromosome in the model organism Arabidopsis thaliana (thale cress). Only at the ends of the chromosome did the genes retain their original sequence. "With these fragments, the chromosome can be passed on to the next generation just like the other chromosomes and is not completely lost," says Puchta.

To breed crops efficiently, it is important to combine as many favorable traits as possible in one plant. "Of course plant breeders want their products to taste good, have as many vitamins as possible and also be resistant to disease. With our method, we can make that easier in the future," says Puchta. + Udforsk yderligere

Inheritance in plants can now be controlled specifically