onsdag 26 november 2008

För hybrider är det ständigt sommartid


Exempel på heteros (hybridvigör). Arabidopsishybriden (mitten) är större än dess föräldraplantor (t.v. och t.h.). Foto: Jeff Chen/Nature

Korsningar mellan två föräldraplantor betyder ofta hälsa och välgång för avkomman. Den vetskapen har utnyttjats under flera tusen år inom lantbruket, skogsbruket och trädgårdsbruket. Idag är nästan alla lantbruksgrödor högförädlade varianter av ett antal föräldraarter och i USA är all majs som odlas hybridmajs. Ett praktexempel för svenskt vidkommande är den uppländska vallörten (Symphytum x uplandicum), som är så till den milda grad lyckosam att dess föräldraarter äkta vallört (S. officinale) och fodervallört (S. asperum) undan för undan har konkurrerats ut. Varför hybrider ofta uppvisar en så markant bättre livskraft, det har länge varit något av ett mysterium. Den förste som beskrev hybridvigör, eller heteros, mer i detalj var Charles Darwin, år 1876, och fenomenet studerades intensivt i början av förra seklet. Men nu har ett forskarlag under ledning av Jeffrey Chen vid University of Texas i Austin, kunnat påvisa några av de mekanismer som gör att bl.a. hybrider som lantbruksgrödor växer sig större och blir friskare än föräldraplantorna (Zhongfu et al., 2008 [Nature], e!, UPI, ScienceDaily).

Genom att korsa fram hybrider och allotetraploider (allo: från olika föräldraarter och tetraploid: med fyrdubbel kromosomuppsättning) av Arabidopsis thaliana och A. arenosa har Chen och hans forskarlag funnit, att dessa uppvisar ett flerfaldigt ökat uttryck av två gener, cirkadian clock associated 1 (cca1) och late elongated hypocotyl (lhy), och ett flerfaldigt minskat uttryck av två reciprokala regulatorer, timing of CAB expression 1 (tce1) och gigantea (gi), vilka alla är kopplade till den s.k. cirkadiska rytmen (även dygnsrytm, biorytm, cirkadiska klockan).

Den förhöjda aktiviteten på gennivå observerades under dagtid. Hybriderna hade ett ökat uttryck av gener som är inblandade i fotosyntes och stärkelsemetabolism. Man kunde också se att de hade extra mycket klorofyll och en större stärkelseinlagring. Följden blev att hybriderna inte bara ökade i biomassa, utan även att de blev friskare och spänstigare än sina föräldraplantor. De två regulatorerna, båda transkriptionsrepressorer, var däremot kraftigt undertryckta under dagtid i hybriderna, vilket ytterligare ökade på effektiviteten i fotosyntesen och i stärkelsemetabolismen.

Artikelförfattarna menar att det faktum att de stora växtfysiologiska skillnaderna på gennivå mellan föräldraplantorna och deras avkommor observeras under dagtid, pekar på att hybridernas respektive cirkadiska rytmer har förändrats och att sådana förändringar sålunda har en evolutionär fördel. Regulatorerna som undertrycks har dessutom tidigare kopplats till den cirkadiska rytmen (vilket bl.a. framgår av namnet på en av dem).

Chen hoppas att deras resultat skall leda fram till nya genomiska och bioteknologiska verktyg, för att kunna hitta och korsa fram fler och bättre hybrider. Till e! säger han:

"Man kan t.ex. tänka sig att screena föräldraplantor för de här generna och välja de som kan ge de bästa hybriderna. Allt detta kan göras inom ramarna för den traditionella förädlingen och kunde bli ett viktigt verktyg i arbetet med att ta fram bioenergigrödor med större biomassa och livsmedelsgrödor med högre avkastning."

Zhongfu Ni, Eun-Deok Kim, Misook Ha, Erika Lackey, Jianxin Liu, Yirong Zhang, Qixin Sun & Z. Jeffrey Chen. 2008. Altered circadian rhythms regulate growth vigour in hybrids and allopolyploids. Nature, Nature advance online publication 23 November 2008 (Abstract, Supplementary Information (OBS! PDF), Supplementary Table 1 (OBS! XLS)).

Intressant? Läs även andra bloggares åsikter om , , , , , , , ,

Inga kommentarer: