NYHET Forskare i Umeå och Stockholm har i världens största genprojekt kartlagt arvsmassan hos gran – Sveriges ekonomiskt viktigaste växt. Arvsmassan är komplex och hela sju gånger större än människans. Resultaten presenteras i den ansedda tidskriften Nature.
Det prestigefyllda projektet har letts av Umeå Plant Science Centre (UPSC) i Umeå och Science for Life Laboratory (SciLifeLab) i Stockholm.
Förutom att resultaten är vetenskapligt intressanta är den nya kunskapen förstås av stor betydelse för Sverige.
– Skogsträdsförädlingen går nu in i en ny era och Sverige har förutsättningar att sitta i förarsätet för utvecklingen. Nya, effektivare metoder kan börja användas för att se till att de över 200 miljoner granplantor som varje år planteras är så härdiga, friska och anpassade som möjligt till såväl magra som rika marker i olika delar av landet, säger professor Ove Nilsson vid UPSC.
Forskarna har identifierat cirka 29 000 funktionella gener, lite fler än hos människan, men varför är då arvsmassan sju gånger så stor? Enligt studien, som i dag publiceras i Nature, beror ”genom-fetman” på att långa rader av likadana DNA-sekvenser har ansamlats under flera hundra miljoner år. Andra växt- och djurarter har en mekanism för att plocka bort överflödiga kopior. Den verkar inte fungera så bra i barrträden.
– Det är märkligt att granen klarar sig så bra trots denna onödiga genetiska ryggsäck. Naturligtvis har en del av detta DNA en funktion men det verkar konstigt att det skulle vara bra med så oerhört mycket. Det verkar som om det här är något speciellt för barrträden, säger professor Pär Ingvarsson vid UPSC.
Den största utmaningen i projektet har varit att få rätt ordning på de cirka 20 miljarder ”bokstäver” som finns i granens genetiska kod, inte att få fram DNA-sekvenserna i sig.
– Tänk dig ett bibliotek med tiotusen böcker lika tjocka som bibeln med texten skrivet med ett alfabet med bara fyra bokstäver. Om någon tog hundra identiska kopior av var och en av de tiotusen titlarna och sedan körde denna miljon böcker genom en dokumentstrimlare och blandade alla strimlor, och du sen fick i uppdrag att pussla ihop en korrekt kopia av varje titel inser man att det kan vara lite problematiskt, säger professor Stefan Jansson vid UPSC.
– Vi fick specialanpassa nya datorer och skriva om många av de datorprogram som använts vid liknande studier för att kunna hantera den stora mängden av DNA-sekvenser. Det nationella datalagringsystemet tänjdes på till bristningsgränsen, och det var många andra praktiska problem som fick lösas på vägen för att ro i hamn projektet, säger professor Joakim Lundeberg på SciLifeLab.
– Men timingen var optimal, när de första DNA-sekvenseringsapparaterna med den allra senaste tekniken packades upp för tre år sedan vid vårt nystartade laboratorium kom samtidigt DNA från vår modellgran. Genom att sekvensera och analysera det största genomet hittills i världen har vi visat att SciLifeLab har både teknisk och vetenskaplig kapacitet för forskning på absolut högsta internationella nivå, avslutar Joakim Lundeberg.
Projektet har till största delen finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse med Sveriges lantbruksuniversitet som huvudsökande. Forskare från UPSC (Sveriges lantbruksuniversitet och Umeå universitet) och Science for Life Laboratory (Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholms universitet och Karolinska institutet) har deltagit i projektet. Flera internationellt ledande forskare har också kopplats in som samarbetspartners. Hela projektet har haft en budget på 75 miljoner, att jämföra med projektet att kartlägga den mänskliga arvsmassan som kostade över 20 miljarder kronor.
Umeå Plant Science Centre (UPSC) är ett internationellt erkänt centrum inom området experimentell växtbiologi. Centrumet består av två institutioner, en vid Umeå universitet och den andra vid Sveriges lantbruksuniversitet. Totalt arbetar över 200 personer vid UPSC inom ca 40 forskargrupper. www.upsc.se
Science for Life Laboratory (SciLifeLab) startade 2010 och är ett centrum för molekylär biovetenskaplig forskning inom områdena hälsa och miljö. Centret erbjuder storskalig och avancerad teknik och expertis till forskare från hela landet inom områdena genomik, proteomik, molekylär avbildning, bioinformatik och läkemedelsutveckling. SciLifeLab är ett samarbete mellan fyra universitet: Stockholms universitet, Karolinska Institutet, Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) och Uppsala universitet. www.scilifelab.se
Nystedt, B. et al. The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution. Nature (2013). Doi:1038/nature12211
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12211.html
Tio högupplösta foton: http://www.exigus.se/paket9963/29169e1508f36aa4af114483bc20910f.html
Bildtexter: http://www.teknat.umu.se/pressinformation/bildtexter-captions
Filmsekvens: https://vimeo.com/umu/gran
Fördjupande artikel:
Gigantiskt grangenom kartlagt
Pär Ingvarsson, professorUmeå Plant Science CentreUmeå universitetTelefon: 070-848 59 77
E-post: par.ingvarsson@emg.umu.se
Stefan Jansson, professorUmeå Plant Science CentreUmeå universitetTelefon: 070-677 23 31
E-post: stefan.jansson@umu.se
Joakim Lundeberg, professorScience for Life LaboratorySkolan för bioteknik, Kungliga Tekniska högskolanTelefon: 08-52 48 14 69
E-post: joakim.lundeberg@scilifelab.se
Ove Nilsson, professorUmeå Plant Science CentreSveriges lantbruksuniversitetTelefon: 070-286 90 82
E-post: ove.nilsson@slu.se
Redaktör: Karin Wikman