Et strå med kerner på… Hvor kompliceret kan det være? Ret kompliceret faktisk.
Man skulle ikke tro det, men hvede er en avanceret plante. Dets genom, altså arvematerialet, er både mere kompliceret og hele fem gange større end menneskets.
Nu er det endelig lykkedes forskere efter 13 års arbejde at lave en detaljeret beskrivelse af hvedegenomets 21 kromosompar.
\ Om genomer og kromosomer
Man skelner mellem individ og art, hvor hvert enkelt individ har sit eget unikke DNA. Individer kan høre sammen under en art, og det betyder, at der også er meget DNA, som disse individer deler. Eksempelvis er alle mennesker unikke, men hører sammen som art.
Et individs genom omfatter det arvemateriale, som æg og sædceller har bidraget med ved befrugtningen.
Ved en arts genom forstår man derimod det minimum af arvemasse, som kendetegner arten.
Kromosomerne bærer de arvelige egenskaber (gener), som muliggør genernes nedarvning.
Kromosomer findes i cellekernen hos planter og dyr i et antal, som er karakteristisk for den enkelte art.
Kilde: Søren Kjærsgaard Rasmussen og Den Store Danske
Det vækker begejstring hos en dansk forsker, der ikke selv har deltaget i studiet.
»Det er en fantastisk viden, de stiller til rådighed. Der er tidligere blevet kortlagt nogle af hvedens kromosomer, men det banebrydende ved netop dette studie er, at de samler en detaljeret viden om hele hvedens genom,« siger Søren Kjærsgaard Rasmussen, der er professor ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet, til Videnskab.dk.
Studiet er udgivet i det videnskabelige tidsskrift Science, og over 200 forskere fra 73 forskningsinstitutter og private virksomheder fra 20 forskellige lande har været med.
Forskerne har kortlagt genomet for kornsorten 'Chinese Spring', som forskere længe har arbejdet med. Den kan bruges til brød, og forskerne bag det nye studie håber, at resultaterne kan bidrage til at løse fremtidens fødevaremangel.
Hvedegenomet er gigantisk
13 år kan lyde som lang tid, men der er en god forklaring:
Hvedegenomet er gigantisk. Det er fem gange større end menneskets genom og hele 35 gange større en risgenomet.
Brødhvedegenomet er stort, fordi det i virkeligheden består af tre meget ens genomer (A, B og D), der hver indeholder syv kromosompar.
Brødhvedegenomet har derfor i alt 21 kromosompar. Det gælder altså om at holde tungen lige i munden, når man prøver at skelne de mange kromosomer fra hinanden og beskrive hver enkelt.
»Fordi de tre genomer ligner hinanden så meget, har det både været en udfordring, men også meget vigtigt, at få dem skilt ad ved sortering. For når man kan skelne dem fra hinanden, kan man begynde at karakterisere hvert enkelt kromosom,« forklarer Søren Kjærsgaard Rasmussen.
\ Læs mere
Genstridigt genom at kortlægge
Til at kortlægge genomet brugte forskerne blandt andet den metode, der kaldes DNA-sekventering, og her var genomets størrelse også en udfordring.
\ Om DNA-sekventering
DNA-sekventering er kort fortalt aflæsning af den genetiske kode i et bestemt stykke DNA.
Nogle gange aflæser forskerne blot en enkelt del af et bestemt gen, andre gange aflæser de hele organismens DNA, altså genomet.
For med store genomstørrelser følger også rigtig meget DNA, som forskerne ikke umiddelbart kunne bruge til meget. Det kan de ikke, fordi DNA'et består af en masse gentagelser, og forskerne skal kun bruge den lille del, som er unik.
»De DNA-sekvenser, der ligger mellem generne, består af en masse gentagelser (85 procent), så det har været virkelig svært at hive de 15 procent ud, der er unikke for de enkelte kromosomer,« forklarer Søren Kjærsgaard Rasmussen.
Hvede er altså en genstridig kornart at arbejde med for forskere, men ikke desto mindre lykkedes det forskerne at kortlægge 93 procent af hver enkelt af de 21 kromosomer, og studiet er dermed det mest fyldestgørende til dato om hvedegenomet.
\ Læs mere
Viden om hvedens genom skal give bedre planter
Det er kun et år siden, at forskere kortlagde bygkornets genom, og ris blev kortlagt tilbage i 2005.
Men hvad skal vi bruge al denne information om korns genomer til?
Den nye viden kan bruges til at lave nye hvedetyper, som giver en større høst og kan holde til det forandrede klima, siger en af forskerne bag studiet i en pressemeddelelse.
»Man forventer, at verden får brug for 60 procent mere hvede inden 2050 for at imødekomme den globale efterspørgsel. Vi er i en bedre position end nogensinde før i forhold til at udnytte den hvede, der bliver produceret, fremavle planter med høj ernæringsmæssig kvalitet og skabe sorter, der kan klare klimaforandringer,« siger Christobal Uauy, der er projektleder for afgrødegenetik ved John Innes Centre, ifølge pressemeddelelsen.
Kortlægning af hvedens genom kan ikke stå alene
Men kortlægningen af hvedegenomet er ikke nok i sig selv, hvis vi skal løse problemer som klimaforandringer og fødevaremangel, mener Søren Kjærsgaard Rasmussen.
»Det her er absolut et vigtigt værktøj, der kan hjælpe os, men det kan ikke stå alene. Der er også brug for markforsøg og statistik, og det er nødvendigt at have en pingpong mellem dyrkning i praksis og genetikken på et mere teoretisk plan,« siger Søren Kjærsgaard Rasmussen.
Med andre ord, så ved vi ikke hvordan nye typer af hvede vil reagere når de plantes, og det er nødvendigt at teste dem løbende, mens de udvikles. Vi kan altså ikke klare os alene med viden om genomet, hvis vi skal udvikle nye sorter.
Det gør dog ikke resultaterne fra det nye studie mindre brugbare, for herhjemme arbejder forskere allerede med genetisk selektion, hvor de forsøger at øge kvaliteten af en art eller sort.
Her kan de nye resultater bidrage med viden om, hvad hvede egentligt er, og hvordan hveden har udviklet sig.
