I år klarte en internasjonal gruppe forskere å kartlegge potetens genom. Kunnskapen kan brukes til å utvikle nye og bedre potetslag.

– For en plantebiolog er potetens genom like interessant som menneskets genom er for en fysiolog, sier førsteamanuensis Kåre Lehmann Nielsen fra Institutt for Kjemi og Bioteknologi ved Aalborg Universitet i Danmark. Han er del av den internasjonale forskergruppen.

Han vil dyrke frem poteter som er motstandsdyktige mot sykdom, spesielt den alvorlige plantesykdommen potettørråte.

Potetene vokser raskere

Forskerne kan blant annet bruke genomet til å velge ut hvilke planter som kan sørge for størst mulig genetisk mangfold. Mangfoldet kan brukes til å utvikle en rekke nye karaktertrekk – for eksempel motstand mot ulike sykdommer.

– Når vi utvikler nye potetslag, er noe av det viktigste å styrke resistensgenene. Dette kan nå gjøres mer systematisk, sier Nielsen.

Han forteller at sykdomsresistens er den egenskapen som er mest etterspurt.

– Det er vanskelig å si nøyaktig når man vil kunne gjøre poteten helt sykdomsresistent. Noe arbeid er allerede i gang, men jeg tror man vil ha kommersielle forsøk om fem til syv år, basert på planter som er utviklet ut fra kunnskap om genomsekvensen. Deretter vil det nok ta nye fem til syv år å produsere nok settepoteter til at slagene kan få betydning i landbruksproduksjonen, sier Nielsen.

– Det eneste vi vet med sikkerhet, er at prosessen nå vil gå langt raskere.

Har fått bedre odds

Med den nye kunnskapen kan man også redusere tiden det tar å utvikle nye potetslag.

Inntil nå har dette vært en omfattende prosess. Man måtte velge passende planter, kryssbestøve dem, og så samle frøene. Først året etter kunne frøene plantes, og deretter måtte man vente til de vokste seg store og satte knoller. Etter enda et år kunne knollene plantes, og etter tre år hadde de vokst seg store nok til at forskerne kunne lete etter de karaktertrekkene de var interesserte i, og velge de plantene de ville gå videre med.

Nå er den prosessen kortet ned til få uker. Når man kjenner genomet, kan man relativt enkelt utvikle molekylære markører for å finne de egenskapene som man ønsker å dyrke fram. Deretter kan man, allerede i potetens frøstadium, finne de genetiske variasjonene man ser etter.

– Det er begrenset hvor mange planter man kan dyrke frem. Det lyder kanskje banalt, men helt grunnleggende kan det sammenlignes med et lotteri. Oddsene avgjøres av hvor mange lodd du kjøper – man vil kanskje plante 100 000 frø, men har ikke plass og råd til mer enn 250, sier Nielsen.

– I stedet for å plante i blinde kan vi nå finne fram til de lovende frøene. Det øker vinnersjansene våre.

Største utfordring var å lage innavl

Det er første gang forskerne har klart å kartlegge et plantegenom innenfor asteridefamilien eller nattskyggefamilien. Andre asterider er tomater, paprika, aubergine, tobakk, kaffe.

For å kartlegge et plantegenom vil man under normale omstendigheter dyrke frem en plante som er så ren i sitt genetiske uttrykk som mulig.

I praksis betyr det at man selvbestøver en plante og velger en variant som er totalt innavlet. Men poteter kan ikke bestøve seg selv.

Derfor var utfordringen å finne en variant av poteten som gjorde det mulig å lage en overlevelsesdyktig, innavlet plante med kunstige metoder.

DNA-et fra den kunstig innavlede planten ble så isolert. Fordi man ikke kan håndtere de svært store DNA-molekylene som utgjør kromosomene, må man bestemme sekvensen av en masse små DNA-strenger som man deretter setter sammen.

Cirka 100 milliarder basepar måtte sekvenseres, i 700 millioner stykker, for å kartlegge hele genomet. Deretter måtte man identifisere de 1–2 prosentene som utgjør de interessante genene; og det var her de danske forskerne spilte en rolle.

Biologisk spådom

– Prosessen med å samle sekvensene tar minst like lang tid som den opprinnelige sekvenseringen. Og av dette er 98–99 prosent såkalt søppel-DNA som blant annet er rester av virus. Det er ekstremt vanskelig å identifisere hva som er hva, og vi har ikke kunnet bruke programvarer fra andre genomprosjekter, sier Nielsen.

– Det må gjøres på nytt for hver art, fordi genomet er svært forskjellig fra plante til plante. Vi har vært laget en prosedyre, som støttes av eksperimentelle data, for å finne de relevante delene av DNA-massen.

– Modellen vår kan validere 85 prosent av genene, altså sekvensene, uten feil, sier Nielsen. Eldre metoder har høyst kunnet validere 65 prosent.

En av verdens viktigste matvarer

Poteten er verdens tredje viktigste matvare, etter hvete og ris, og i 2009 var produksjonen over 330 millioner tonn.

– Poteten gir 2,5 ganger så mange kalorier som mais og andre kornsorter per hektar, og det er viktig når man tenker på at vi har en tredje verden som skal brødføs, sier Nielsen.

– Mange risdyrkende land, spesielt Kina, har begynt å dyrke poteter i stor stil – de kan se at risen ikke kan brødfø den voksende befolkningen.

Derfor er det stor interesse for å utvikle nye og bedre potetslag. De egenskapene man ønsker å forbedre, i tillegg til motstand mot ulike sykdommer er:

• Mindre behov for vann
• Høyere utbytte fra avlingene
• Store planter som kan stå tettere
• Planter som kan gi opphav til nye, interessante slag (som for eksempel smaker bedre)
• Høyt stivelsesinnhold og lavt innhold av giftstoffer (halvparten av potetproduksjonen går til å lage stivelse)
• Få reststoffer (er særlig relevant for produksjonen av potetchips. Hvis det er mange reststoffer i potetene, vil de karamellisere under produksjonen av chips, noe som gir svarte kanter – det smaker ikke godt, ser ikke bra ut, og er usunt)

Artikkelen er oppdatert 20.10.2011

Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.