NYHET Denna vecka publicerar en grupp forskare från Sverige, Belgien, England, Italien, Norge och Sydkorea kartläggningen av genomet hos trädet asp, ett projekt som tagit närmare tio år och som visade sig vara mer komplicerat än vad man trodde och genom åren svällt betydligt.
Asp som fått alla sina gener kartlagda. Foto: Stefan Jansson
– Äntligen! Vi har verkligen haft en rörlig målbild, vi ville ta fram en resurs som skulle kunna vara maximalt användbar för alla som forskare inom trädbiologi, och därför har vi hela tiden tagit nya steg för att göra det bättre, säger Nathaniel Street, Umeå universitet, som under projektet gått från att vara postdoktor till forskarassistent och till universitetslektor, och som på slutet lett det.
Att kartlägga hela genuppsättningen, genomet, ger den kanske viktigaste pusselbiten för studier av en art, med tillgång till genomet underlättas så gott som alla typer av studier. Kartläggningen av det mänskliga genomet (publicerad 2001) ligger till grund för en stor del av genombrotten inom medicinen på 2000-talet. Svenska trädforskare var här tidigt ute, redan 1998 presenterades en första kartläggning av en del av aspens gener och när den första fullständiga kartläggningen av ett trädgenom – jättepoppel (Populus trichocarpa) – blev klar 2006 spelade svenska forskare en viktig roll. Detta var det tredje växtgenomet som publicerades, endast backtrav (Arabidopsis) och ris var före.
År 2008-2009 tog en liten grupp svenska forskare på Umeå Plant Science Centre sig an utmaningen att kartlägga genomet hos asp (Populus tremula). Trots att inget så omfattande genomprojekt då genomförts i Sverige hoppades man att klara av det; nya, billigare och kraftfullare tekniker hade precis blivit tillgängliga och man hade gjort ett par pilotstudier som bland annat visat att den genetiska variationen inom arten asp var enorm. Varje asps två föräldrar var i genomsnitt lika genetiskt olika som en människa och en schimpans. Projektet fick anslag på sammanlagt en dryg miljon kronor från Centre for Metagenomic Sequence Analysis – en föregångare till SciLife Lab som startade 2010 – och Kempestiftelserna och Nathaniel Street, postdoktor på Umeå Plant Science Centre, startade det praktiska arbetet.
Trädet som valts ut för kartläggningen växer på Umeå universitets/SLUs campus, och har redan studerats sedan 1999. Forskarna fick snabbt lovande resultat men det stod också tidigt klart att man inte kunde använda genomet av den närbesläktade jättepoppeln som referens, vilket hade gjort projektet enklare. Projektet växte och fler personer och forskargrupper kopplades in och när resultatet i dag publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, har 27 forskare från sex länder deltagit. 24 individer av europeisk asp, 22 av amerikansk asp (Populus tremuloides) och, som referens, 24 jättepoppel-individer har kartlagts vilket gjort det möjligt att förstå hur arterna utvecklats och anpassats till olika miljöer.
– Den största utmaningen i arbetet, förutom att projektet inte haft någon långsiktig budget, har varit att få ordning på de delar av genomet som inte består av gener, säger Nathaniel Street.
De verkliga generna var man klara med väldigt tidigt i projektet men när DNA-sekvensen mellan generna skiljer sig så mycket mellan de två kopior varje individ har av samma segment – en som ärvts från mamman och en från pappan – som de gör när man studerar asp fungerar inte många av de metoder som utvecklats för att till exempel studera genomet hos oss människor, som i jämförelse med aspar är väldigt inavlade.
– Vi kunde till exempel i våras visa vilken gen som verkar vara den viktigaste för aspens anpassning till vårt nordiska klimat. Detta och många andra av våra arbeten de senaste fem åren bygger helt på detta projekt. Det här är en verklig milstolpe, den enorma variationen inom arten asp är en fantastisk resurs för att förstå evolutionen, genomsekvensen ger oss verktygen för att använda den, säger Pär Ingvarsson, som under resans gång flyttat till SLU i Uppsala.
– Samtidigt som det tagit lång tid att finna alla gener i asp har projektet hela tiden levererat spin-offs. Utan detta projekt skulle det gigantiska arbetet med att sekvensera granens genom, som publicerades 2013, inte ha kunnat startas. De databaser inom växtgenomik som vi levererat och uppdaterat används i dag världen över, säger Stefan Jansson, professor vid Umeå universitet, som startade projektet 2009.
Yao-Cheng L. et al: Functional and evolutionary genomic inferences in Populus through genome and population sequencing of American and European aspen. PNAS doi 101073.
Universitetslektor Nathaniel Street, UPSC, Institutionen för fysiologisk botanik
Umeå universitet, nathaniel.street@umu.se, tel 072-537 20 03
Professor Pär K Ingvarsson, UPSC, Institutionen för växtbiologi, SLU
par.ingvarsson@slu.se, tel 070-8485977
Professor Stefan Jansson, UPSC, Institutionen för fysiologisk botanik, Umeå universitet
stefan.jansson@umu.se, tel 070-677 23 31