Her er de nye (og gamle) planteforædlingsteknikker
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Her er de nye (og gamle) planteforædlingsteknikker

Illustration: MI Grafik / Nanna Skytte

Konventionel planteforædling:

Klassisk krydsbestøvning: Ved krydsbestøvning føres pollen mellem to forskellige planter i bestøvningen. Det kan gøres enten ved at så planterne tæt på hinanden, så bierne eller vinden tager pollen med, eller man kan selv overføre pollen fra plante til plante.

Hybridforædling: Her udnytter man, at krydsning af to forskellige forædlingslinjer ofte giver et betydeligt større udbytte i den første generation, såkaldt F1-frø. Det er ofte arbejdskrævende og dyrt at arbejde med at krydse rene linjer, men man ved med stor sikkerhed, hvad der kommer ud af F1-frøene i forhold til generationerne efter, som er mere uforudsigelige.

Mutationsforædling: Planterne bliver bestrålet med gammastråler eller får tilført kemikalier såsom EMS (ethylmethansulfonat) eller natriumazid. Begge teknikker frembringer brud i plantens dna, som den efterfølgende ved hjælp af egne enzymer søger at reparere med tusinder af mulige fejl og dermed mutationer til følge. Mutationerne viser sig ved, at der tabes eller indsættes ekstra nukleotider i bruddet. Denne form for mutagenese kræver ikke forudgående kendskab til sekvenserne i planten på samme måde som de nye præcisionsteknikker nedenfor.

Klassisk gensplejsning:

Agrobacterium-metode: Rodhalsbakterien Agrobacterium tumefaciens overfører naturligt nogle af sine egne gener til kromosomer i de planteceller, den inficerer. Det dna-stykke, der ønskes indsat, bliver sat på et plasmid og får planten til at producere aminosyrederivater, som bakterien kan leve af. Agrobakterium kan også overføre dna til plantearter den som ikke er naturlig vært, f.eks. byg, hvede og ris.

Biolistisk metode: Guldpartikler beklædes med plasmid-dna, der indeholder genet, som skal indsættes i en plante. De skydes ind i plantevævet med en partikelkanon. I nogle tilfælde bliver dna'et optaget i cellens kromosomer hvorefter det vil nedarves.

De nye teknikker:

Oligonukleotid-dirigeret-mutagenese (ODM): Her målrettes små stykker syntetisk dna, typisk 40 basepar lange, til at binde sig til en lignende dna-sekvens i planten - den sekvens, som ønskes udskiftet. Planten vil 'opdage', at det syntetiske dna ser anderledes ud end sit eget og vil bruge sit eget reparationssystem til at udskifte stykket. Denne metode kan også bruges til gensplejsning.

Crispr/Cas9: Den efterhånden berømte og berygtede gensaks, som består af en rna-sekvens, som binder sig til en tilsvarende sekvens i plantens dna, hvorefter enzymet Cas9 klipper det over. Mutationen kan ske på lige det sted, som guide-rna’et matcher til, hvorfor metoden kaldes præcisionsforædling. Enzymet kan indsættes som et dna-konstrukt eller som et protein-rna-kompleks uden dermed at blive permanent integreret. Ellers havde der været tale om en GMO, da saksen stammer fra en fremmed organisme. Med andre ord, processen kan indeholde et trin som benytter gensplejsning, men derefter vil man ved krydsning kunne udspalte transgenet så man får et produkt som er gmo-frit.

Her ses funktionaliteten af Crispr/Cas9 - dog på en grafik relateret til kurering af sygdomme. Men princippet er det samme. Illustration: MI Grafik

TALEN og Zink-Finger Nuclease: Forløbere for og alternativer til Crispr/Cas9. Et protein binder til dna, og et enzym klipper dna-strengen, hvor Crispr/Cas9 i stedet binder ved hjælp af et guide-rna.

Cisgenese: Her indsætter man et stykke dna fra planter, som modtagerplanten kan krydse naturligt med, dvs. fra beslægtede arter, f.eks. fra vild kartoffel til dyrkede kartofler, som måske har mistet nogle ønskede naturlige forsvarsmekanismer, som den vilde kartoffel stadig besidder. Indsætningen kan enten foregå med værktøjer som Crispr/Cas9 eller med traditionelle gensplejsningsværktøjer som jordbakterien Agrobacterium tumefaciens.

Intragenese: En variant af cisgenese, men hvor man kan pusle lidt mere rundt med generne. F.eks. kan man indsætte flere kopier af generne ind eller bytte rundt på rækkefølgen. Det vil kun være muligt at opdage i en kontrol, hvis det på forhånd bliver oplyst, hvor forædlingen er sket.

Grafting: En variant, hvor man har en genmodificeret stamme (fx frugttræer eller roser), som man poder kviste med blomster eller frugter på. Frugter og blomster vil derfor ikke være GMO, selv om de vokser på en GMO-stamme, som kan være gjort mere modstandsdygtig over for bakterier i jorden o.l.

Agro-infiltration: Bruges fx til at screene for resistente egenskaber i planten. Man sprøjter bakterien ind lokalt i planten, hvilket svarer til at give planten en virusinfektion, og så kan man udvælge de planter, som kan holde til det og derfor er robuste over for virale infektioner. Genet fra bakterien bliver blot udtrykt i en kortere periode, uden at dna bliver splejset ind i plantens kromosomer.

RNA-dependent DNA methylation (RdDM): Korte dobbeltstrengede RNA-molekyler bliver indsat i planten og bliver genkendt af plantens naturlige forsvarsmekanisme. Det hidkalder enzymet Dicer, som klipper RNA'et op i små interfererende molekyler. Disse aktiverer dna-metyleringen i planten, så man kontrollere genudtrykket, fx ved at skrue ned for udtrykkelsen af de gener, man ønsker.

Reverse Breeding: Omvendt forædling, hvor man ønsker at genskabe ’forældrelinjerne’ for at kunne skabe nyt stærkt afkom, renset for de ændringer, der opstår i hver ny generation. Det gør man ved at frembringe linjer, hvor begge alleler i generne er ens, så man kan forudsige slutproduktet af krydsningen. Det kan også gøres ved klassiske krydsninger, det tager blot meget lang tid at finde tilbage igen. Her kan det gøres med GMO, men eftersom GMO-delen bliver krydset ud igen, bliver det diskuteret, om der så er tale om en GMO eller ej.

Synthetic Genomics: Syntetisk fremstilling af gener og sammensætning til små genomer. Det kan også være flytte en hel syntesevej fra en plante til en mikroorganisme.

Kilder: Søren K. Rasmussen, KU, nbtplatform.org, m.fl.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten