Klassisk planteforædling

Inden du læser: 

Undervejs i denne tekst vil du møde nogle spørgsmål. Det er vigtigt, at du svarer på dem, inden du læser videre. Opgaverne og en ordliste finder du i opgavearket.   

  

Undersøgelsen

Verden har brug for nye afgrøder på markerne og flere fødevarer i indkøbskurven baseret på planter i stedet for dyr. Og hvorfor så det? 

Klimaforandringer medfører, at vi går mod et varmere og vådere klima. Det kan de afgrøder, som vi har i dag, ikke klare. Desuden har vi også brug for flere afgrøder med højt proteinindhold til menneskeføde i stedet for dyrefoder. Allerede i juli 2021 havde vi opbrugt alle jordens ressourcer for 2021. De afgrøder, som vi dyrker på markerne i dag, kan ikke klare alle fremtidens udfordringer, og her kommer planteforædling ind i billedet. 

Ved planteforædling prøver man at gøre planterne bedre for os og ikke nødvendigvis dem selv. Det kan være, at man gerne vil have, at hvedeplanter udvikler flere frø på akset, eller bedre kan klare sig under tørke, ved at have et godt rodnet. Når man på den måde optimerer planter, hedder det at forædle, og de egenskaber, man gerne vil have frem, kalder man for karaktertræk.  

  

Spørgsmål 1: 

Kan I komme på andre karaktertræk hos planter, som kan være interessante, hvis man skal designe fremtidens klimarobuste afgrøder?  

  

Hvordan startede det? 

Planteforædling startede faktisk allerede for 10.000-12.000 år siden. Den gang vidste man ikke noget om gener eller planteforædling, men bønderne havde opdaget, at hvis man såede frø fra de planter som klarede sig godt, så klarede de nye planter sig også godt. Det var altså lidt tilfældigt hvilke planter og hvilke egenskaber, som blev valgt ud.  

I slutningen af 1800-tallet og starten af 1900-tallet begyndte man så småt at forstå sammenhængen mellem planters karaktertræk, og hvilke karaktertræk deres afkom arvede. Det var især en munk, der hed Gregor Mendel, som opdagede sammenhængen (ham kommer vi tilbage til). Nu hvor man havde en bedre forståelse af, hvad der skete, når planterne formerede sig, så kunne man begynde at designe rigtige forsøg og på den måde forbedre måden, man forædler på. Det betyder også, at der nu begynder at komme professionelle planteforædlere til. 

For omkring 35 år siden begyndte man for alvor at kigge på, hvordan man kan bruge DNA til at hjælpe med planteforædling. Hvor man før skulle vente på, at planten var færdig udviklet, før man kunne se, hvilke karaktertræk den havde, så kan man nu ofte lave en DNA-analyse allerede, når planten er en lille spire. På den måde kan man forudsige, hvilke karaktertræk den vil få. Det gør, at man hurtigere og nemmere kan vælge de planter, som er interessante og smide de andre ud. Det sparer både tid og ressourcer. 

  

Hvad betyder det at arve? 

Mennesker arver karaktertræk fra sine forældre. Det kan være, at man har den samme næse som sin far eller samme øjenfarve som sin mor. Det samme gælder for planter, men i stedet for at få børn, så får planter frø, som bliver til nye planter. De nye planter vil, ligesom et barn, også have arvet nogle karaktertræk fra sine ”forældre”. 

I naturen er det lidt tilfældigt, hvilke karaktertræk man arver. Nogle gange arver man et træk, som giver en lille fordel. En lille fordel kan betyde, at man bedre kan overleve og videregive sine gener. Over lang tid kan alle individer i arten have arvet den fordel, da de har udkonkurreret dem uden fordelen. Det er sådan evolution fungerer. I den vilde natur er det lidt tilfældigt, hvilke karaktertræk dyr og planter arver, men indenfor landbruget er det meget kontrolleret. Her sidder forskere, som undersøger og udvælger, hvilke egenskaber planten skal have. Derefter arbejder de målrettet med at lave den næste generation af planten, som har netop disse karaktertræk. Det kunne fx være højt udbytte eller en plante, som bedre kan klare store mængder regn eller tørke.  

  

Gener

For at forstå hvordan planteforædling fungerer, er man nødt til at kende til gener og forstå, hvordan de fungerer. 

Hvis planter arver karaktertræk fra sine ”forældreplanter”, kan man så forudsige, hvordan de kommer til at se ud? Fælles for alle levende organismer er, at de indeholder DNA eller arvemasse. Det gælder altså både for mennesker, planter, katte, svampe, bænkebidere osv. 

DNA er en lang ”snor” af information, som findes inde i alle levende celler, og DNA er det sprog, som generne er skrevet med. Gener bestemmer, hvordan en organisme ser ud og fungerer. Hos mennesker har man fx gener, som bestemmer hår- og øjenfarve. Hos planter kunne det være blomsterfarven eller størrelsen på planterne og mængden af frø. 

Alle menneskers gener kommer i 2 kopier, og man får en version fra hver forælder. Sådan en version kalder man for en allel. Man har altså 2 alleler for hvert gen. De her 2 versioner (alleler) er ikke altid ens. Er allelerne ens, så siger man, at plantegenet er homozygot (homo betyder ens). Er de derimod forskellige, kalder man den heterozygot (hetero betyder forskellig.)  

Mange planter har mere end to kopier af hvert gen, men reglen, om at generne enten er ens (homozygote) eller forskellige (heterozygote), gælder stadig. 

Nu skal vi tilbage til ham Mendel. Gregor Mendel (født i 1822) var en østrigsk munk og præst, som gik og lavede eksperimenter i klosterets have. Mendel eksperimenterede med at krydse ærteplanter. Han undersøgte, hvordan karaktertræk blev nedarvet fra en generation til den næste i ærteplanterne. At krydse planter svarer til det samme, som når to dyr parrer sig. Hos planter kalder man det at krydse. Mendel arbejdede med syv forskellige karaktertræk hos ærteplanterne;  

• Ærtens form 
• Ærtens farve 
• Blomstens farve 
• Bælgens form 
• Bælgens farve 
• Bælg og blomst position 
• Længden på stænglen 

Ved at krydse ærteplanter var Mendel i stand til at studere, hvordan planterne nedarver karaktertræk fra deres ”forældre”. Den naturlov, som Mendel opdagede, gælder også dyr, planter, svampe og mennesker.  

Lad os fx kigge på det gen, der bestemmer farven på blomsten. Der findes 2 versioner (alleler) af genet: En allel for en lilla blomst og en allel for en hvid blomst.  

  

Spørgsmål 2: 

Hvad sker der, hvis en plante har begge gener? 

  

Alleler 

Disse alleler (versioner) kan komme i 2 former: Dominerende eller vigende (recessiv). Det vil sige, at hvis man har en plante med 2 forskellige alleler (heterozygot), så er det kun den dominante, der kommer til udtryk. I tilfældet med blomsterfarven så er det allelen, der giver en lilla blomst, som er dominant. Allelen, der giver hvide blomster, er vigende. Dvs., at hvis en plante har genet for den lilla og den hvide farve, så bliver blomsterne lilla. Hvis en plante skal have en hvid blomst så er planten altså nødt til at have begge de hvide alleler (homozygot). 

I de fleste tilfælde skriver man gener som bogstaver. I vores tilfælde kan vi kalde genet, som bestemmer blomsterfarven, for ”A”. Dominante gener skriver man med store bogstaver, og vigende gener skriver man med små bogstaver. Allelen, som giver en lilla blomst, vil man altså kalde for ”A”. Allelen, som giver en hvid blomst, vil man kalde ”a”.  

Er en plante homozygot for en lilla blomst, så skriver man, at den er AA 

Er en plante homozygot for en hvid blomst, så skriver man, at den er aa  

Er en plante heterozygot, skriver man, at den er Aa  

Sammensætningen af de forskellige alleler kalder man for genotypen. Resultatet af genotypen, i dette tilfælde om der er en lilla eller hvid blomst, kalder man for fænotypen. 

Nu skal vi kigge på, hvad der sker, når man krydser to planter, og hvordan den næste plantegeneration kommer til at se ud. 

Vi starter med et eksempel, hvor den ene plante er homozygot AA, og den anden er homozygot aa. 

Når man beskriver en krydsning mellem to planter, så skriver man først genotypen op for den ene, derefter skriver man et “x”, og så skriver man genotypen for den anden (se nedenunder). 

AA X aa 

Når man undersøger genotypen af den næste generation, laver man tit et krydsningsskema. I skemaet skriver man genotypen for den ene plante og genotypen for den anden. Det er det, man kan se i skemaet nedenunder. Her kan man se, at alle frøene vil have genotypen Aa.  

  

Spørgsmål 3: 

I opgavearket skal I skrive, hvilken fænotype AA X aa giver. 

  

Skema 1: Krydsningsskema for krydsningen AA X aa.

Skema 1	A	A
a	Aa	Aa
a	Aa	Aa

I eksemplet i Skema 1 er begge forældreplanter homozygote. Lad os nu kigge på et eksempel hvor den ene planter er homozygot, og den anden er heterozygot. Vi laver krydsningen: 

AA X Aa 

  

Skema 2: Krydsningsskema for krydsningen AA X Aa

Skema 2	A	A
A	AA	AA
a	Aa	Aa

Hvordan kommer planterne til at se ud, når de vokser op? Skriv jeres svar i opgavearket. Inden I går videre, er der også et skema i opgavearket, som I skal udfylde. 

  

Ekstraopgave 

Nu har I set, hvordan ærter arver deres karaktertræk. Men faktisk er det sådan, at næsten alle organismer nedarver deres karaktertræk. Det gælder også de planter, som er interessante for os mennesker at forælde på. 

Lad os kigge på en tomatplante. Tomatplante A giver nogle store tomater, men kræver en masse vand. Tomat B giver lidt mindre tomater, til gengæld er den rigtig god til at klare sig uden ret meget vand. Vi kalder genet, der bestemmer størrelsen for ”S”, og vi siger, at det er dominant. S giver derfor store tomater, og s giver små tomater. Genet for at klare sig godt i tørke, kalder vi for ”T”, og vi siger, at det også er dominant. T klarer sig godt i tørke, t skal have meget vand.  

Tomat A har følgende genotype: SS tt 

Tomat B har følgende genotype: ss TT 

Hvis man krydser tomat A og tomat B, vil den næste generation (tomat C) have genotypen SsTt. Fordi S og T er dominante, så har man altså nu en tomat, som både giver store tomater, og som klarer sig godt i tørke.  

  

Spørgsmål 4: 

Hvad så med næste generation? Tænk over det, og skriv jeres bud i opgavearket. 

                

Fordi tomater er selvbestøvende, så krydser de sig med sig selv. I tilfældet med tomat C vil krydsningen hedde: 

SsTt X SsTt  

Tidligere har I set, at man kunne lave et krydsningsskema med et gen (Skema 1 og Skema 2). Det samme kan man lave med to gener – skemaet er bare lidt større. Krydsning skemaet for SsTt X SsTt kan ses i Skema 3.  Skemaet viser alle de mulige t genotyper, som tomatfrøene kan have. Fordi en tomat laver mange frø, så vil alle kombinationerne være til stede. 

Skema 3: Krydsningsskema for krydsningen SsTt X SsTt

Skema 3	ST	St	sT	st
ST	SSTT	SSTt	SsTT	SsTt
St	SSTt	SStt	SsTt	Sstt
sT	SsTT	SsTt	ssTT	ssTt
st	SsTt	Sstt	ssTt	sstt

  

Spørgsmål 5:

I opgavearket er der et skema, hvor I skal udfylde fænotyper for de forskellige genotyper. 

  

Som I kan se, så giver det lidt forskellige versioner af tomaten. Er man planteforædler og lever af at sælge frø, så vil man helst have, at alle frø, som man sælger, er ens, og giver den sammen slags afgrøde. I vores tilfælde er det tomater. Hvis planteforædleren vælger den første plante i skemaet med genotypen (SSTT), så er alle efterfølgende generationer altid store tomater, som kan klare sig i tørke.