Et frø til mer mat

Norsk forskning på genaktivitet i frøene til ugressplanten vårskrinneblom kan bidra til utvikling av større riskorn.

Publisert
Ugressplanten vårskrinneblom som vi finner langs norske veier, er en yndet modellorganisme for genetikkforskere. (Foto: Norunn K. Torheim)
Ugressplanten vårskrinneblom som vi finner langs norske veier, er en yndet modellorganisme for genetikkforskere. (Foto: Norunn K. Torheim)

Ris er verdens viktigste matplante. Kunnskap om hvordan riskorn utvikler seg blir viktigere i årene som kommer etter som verden trenger mer effektiv matvareproduksjon tilpasset ulike miljøforhold.

Større riskorn betyr mer mat. 

– Det største helseproblemet i verden er for mye eller for lite mat. To tredjedeler av kaloriene i verden kommer fra frø som ris, sier førsteamanuensis Paul Grini ved Universitetet i Oslo.

Vårskrinneblom lettere å forske på

Grini prøver å finne ut hvilke genetiske mekanismer som regulerer størrelsen på frøene i Vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana).

Det endelige målet er at forskningen skal få betydning for foredling av ris som er en viktig næringskilde for en stor del av verdens befolkning.

Men når de skal finne fram til basisprosesser i plantene, er vårskrinneblom et bedre arbeidsverktøy enn ris. Vårskrinneblom har kort generasjonstid, er lett å dyrke og krysse og tar liten plass.

Den er også relativt lett å genmodifisere, noe som er viktig for å kunne studere funksjonen til enkeltgener. Vårskrinneblom har også belger med mange frø fra hver blomst, mens risen bare har ett frø.

Samarbeid med europeiske risforskere

Grinis forskningsgruppe deltar i det europeiske forskningsnettverket «Seeds for Growth». 

Når de har funnet gener de mener er viktige for frøutviklingen i Vårskrinneblom, prøver andre europeiske forskere som jobber med ris, å finne tilsvarende mekanismer der.

Regulering av genaktivitet

Hos høyerestående planter befrukter to spermceller fra pollenkornet en eggcelle og en sentralcelle i hunnens fruktknute. Fra dette blir det dannet henholdsvis et embryo og frøhvite (endosperm) i frøet.

Det er frøhviten som inneholder opplagsnæringen for frøet.

– I et riskorn utgjør frøhviten mesteparten av kornet mens embryoet så vidt kan skimtes som en liten svart prikk. Store korn med stor frøhvite betyr mer mat, forteller Grini.

– Størrelsen på frøene avhenger av genaktiviteten i frøhviten fordi det avgjør hvor mye protein som blir laget fra genene.

– For å komme videre med tradisjonell planteforedling og finne ut hvordan plantene tilpasser seg skiftende miljø, må vi forstå hvordan genaktiviteten reguleres. Dette er vel så viktig som å studere genene for at vi skal forstå hva som skjer i frøene.

Forsker Paul Grini tar ut frøene fra belgen til vårskrinneblom. Frøene kan ses på skjermen i bakgrunnen. (Foto: Norunn K. Torheim)
Forsker Paul Grini tar ut frøene fra belgen til vårskrinneblom. Frøene kan ses på skjermen i bakgrunnen. (Foto: Norunn K. Torheim)

Ulik aktivitet i gener fra mor og far

Aktiviteten til noen av genene i frøhviten er regulert ved det som kalles imprinting. Ved imprinting er genene kjemisk merket slik at det enten bare er genene fra mor eller far som er aktive. Da blir det dannet mindre protein enn om genene fra begge hadde vært aktive.

– Problemer med imprinting hos mennesker kan gi alvorlig sykdom som Angelmanns syndrom og Prader-Willis syndrom, forteller Grini.

– For frø ser det ut til at aktivitet i genene fra far gir store frø. Far prøver å få maksimal størrelse på avkommet, mens mor som har flere avkom, fordeler ressursene og ønsker å redusere veksten til hvert enkelt avkom.

Det viktigste funnet til Grini og hans kolleger så langt er at når de lager planter som mangler fars gener i frøhviten, utvikler frøene seg normalt dersom genene fra mor blir aktivert. Det som er viktig er at det blir laget riktig mengde protein fra de genene som normalt er aktive hos far.

Lenke:

Forskningsrådets program Funksjonell genomforskning (FUGE)