Bioteknologisk planteforædling

DNA - Livets kode 

For knap 70 år siden udgav den amerikanske biolog James Watson og den Engelske fysiker Francis Crick en artikel, hvor de for første gang beskrev DNA. De er sidenhen de forskere, der blevet mest kendt for at have opdaget DNA, men faktisk var det allerede i 1869, at en schweizisk forsker opdagede et stof i cellekernen hos mennesker.  Stoffet kaldte han nuklein, og er det, som vi i dag, kalder for DNA. Af andre vigtige forskere som står bag opdagelsen af DNA. kan Rosalind Franklin også nævnes. Hun og en kollega tog røntgenbilleder af DNA, hvoraf man kunne udlede DNA-strengens Struktur. Watson og Crick opdagede altså ikke DNA alene, men de samlede de første brikker i det enorme puslespil, som DNA er.

  

Gener er skrevet på DNA'slk

Gener bestemmer alt i en celle, og når man krydser planter, så tager man gener fra to forskellige planter, som kombineres til at være en ny unik plante i den næste generation. Zoomer man helt ind på molekylært niveau, så er det igen et stykke DNA.  

Når man krydser forskellige planter, kombinerer man gener fra forskellige planter, og man kan dermed arbejde mod fx en tørkeoptimeret plante. Hvad gør man så, hvis der ikke lige er nogle særlige planteegenskaber, som er interessante eller gode nok til at arbejde videre med? Det skal I høre mere om i det næste. 

  

Man kan klippe i gener

Når man arver et gen fra en forælder, så arver man faktisk et stykke DNA. Sådan et DNA-stykke består af 4 forskellige byggeklodser, som man kalder Adenin (A), Thymin(T), Cytosin (C) og Guanin (G). Rækkefølgen af byggeklodserne kan læses som et stykke kode og er det, der bestemmer genets funktion. Altså fx om det giver dig blå eller brun farvepigment i dine øjne. 

  

Mutation og stavekontrol 

Hvis der sker en ændring i rækkefølgen af byggeklodserne, kaldes det for en mutation. Det kan være at en byggeklods indsættes, fjernes eller ændres. Hvordan og hvor meget en mutation påvirker en organisme afhænger af, hvilken type gen der er tale om, og hvor mutationen sidder. En mutation vil tit påvirke genets funktion negativt. Det kan være, at det virker dårligere, eller det bliver helt ødelagt. En gang i mellem gør en mutation noget godt for en organisme, og det er på den måde evolution fungerer. Mutationer opstår helt naturligt hele tiden. Det kan være, at en celle selv laver en “skrivefejl” i DNA’et, eller det kan ske, hvis man får for meget sol, da uv-stråler kan skade DNA. Nogle mutationer laver stor skade, mens andre kun laver små mindre ændringer. Man kan tænke på det som stavefejl i en sætning. Nogle gange kan en sætning blive til en helt anden, andre gange ændrer det ikke sætningen betydeligt. Faktisk så har vores celler en indbygget stavekontrol, som ofte fanger de mutationer, der opstår, inden de får konsekvenser for, hvordan vores gener bliver oversat.  

Se på stavefejlseksemplerne nedenunder: 

 

Eksempel 1: 

”Lena spiser et æble” kan blive til ”Lena spiser en æble" 

Selvom det ikke hedder en æble, så forstår man godt sætningen.  

 

Eksempel 2: 

”Lena spiser et æble” kan blive til ”Lena spirer et æble” 

Det er ikke helt ligegyldigt om Lena spirer eller spiser et æble. Her har en lille fejl altså stor betydning. 

  

Arver man mutationer? 

Hvis en mutation sker i en helt almindelig celle, så vil mutationen kun være i den pågældende celle, og den bliver kun overført til nye celler, når cellen deler sig fra den muterede. Men hvis det sker i en kønscelle (pollen, ægcelle, sædcelle osv.), så vil mutationen bliver nedarvet til alle cellerne i det nye individ (plante eller dyr). Dette er, fordi alle de celler, som en ny plante består af, kommer fra en enkelt befrugtet celles DNA.  

Indenfor planteforædling sørger man aktivt for, at der sker mutationer. Det gør man enten for kunstigt at skabe nye karaktertræk, eller for at ødelægge et gen man ikke ønsker i planten. I praksis kan man gøre flere ting for at skabe mutationer i planters DNA. Man kan fx bestråle frø med en radioaktiv kilde. Det vil give små fejl i DNA’et, som kommer til udtryk ved, at den voksne plante opfører sig anderledes eller ser anderledes ud. Den kan måske få en kortere stængel, større frø, flere blomster, en anden farve, bedre modstandsdygtighed mod et særligt skadedyr eller noget helt andet. Når man bruger stråling til at lave mutationer, så sker mutationerne helt tilfældige steder i DNA’et. Man kan altså ikke selv styre, hvor mutationerne sker. I gennemsnit laver man 10.000 mutationer i hvert frø, som man bestråler. 

Når frøene er blevet bestrålet, så bliver de sået ud og skal have lov til at vokse. Hvis forædleren på forhånd ved lige præcis hvilket gen, der skal ændres på, kan man lave DNA-analyser på de små stiklinger. På den måde kan man hurtigt se hvilke planter, som man vil arbejde videre med. Hvis målet er at skabe nogle helt nye (og måske ukendte karaktertræk), så vil man lade frøene spire og vokse sig store, hvorefter man kan kigge på hver enkelte plante og se hvilke, som har fået nye og spændende egenskaber. Det videre arbejde består i at lave krydsninger med kendte plantesorter for at optimere planten mest muligt. Hvis der bliver bestrålet for meget på et frø, vil dets DNA blive beskadiget så meget, at den ikke er i stand til at spire og blive til en udvokset plante.  

Så i praksis består planteforædling af både klassisk og bioteknologisk forædling.  

  

Case om hestebønner

Hestebønner har et stort potentiale som plantebaseret proteinkilde til menneskeføde, men for ca. 400 millioner mennesker verden over, kan den være giftig i for store mængder. Hestebønner indeholder et stof, som hedder vicin, og mennesker med sygdommen favisme kan blive ramt af akut blodmangel og leverforstyrrelser. Hestebønner er derfor endnu ikke en attraktiv afgrøde at dyrke til menneskeføde. Forskere fra bl.a. Københavns Universitet har nu fundet lige præcis det gen, som er ansvarlig for vicin indholdet i hestebønnerne. Fordi man nu kender vicin-genet, så kan man gå i gang med at bestråle hestebønner og håbe på, at man i en af bønnerne laver en mutation, som ødelægger vicin genet. Det betyder, at vi potentielt set kan få en hestebønne, som ikke producerer vicin inden for de kommende år. Eller i det mindste ikke gemmer vicin i frøene, men kun i stænglen, som vi alligevel ikke spiser. Du kan læse mere om projektet her.