forskarbloggen

Liten kusin från labbet räddar rapsen från röta

Av Jens Staal, Inst för växtbiologi soch skogsgenetik, SLU,Uppsala

Torröta är en svampsjukdom som orsakar stora skador på raps och andra kålväxter i Sverige och världen över. Bara i Frankrike orsakar denna sjukdom årliga skador på upp till 147 miljoner euro. Problemet med torröta förväntas också tillta, dels på grund av klimatförändringar, dels för att odlingen av raps ökar i takt med en stigande efterfrågan. Alltmer raps används nu för produktion av raps-metylester (RME), ett bränsle som kan ersätta fossil diesel. Även andra kvaliteter hos rapsoljan har dock börjat uppmärksammas – både dess goda hälsoegenskaper och möjligheterna att använda oljan för andra tekniska ändamål.

Genom att studera immunförsvaret hos molekylärbiologernas favoritväxt backtrav (Arabidopsis thaliana), en liten kusin till raps, har vi identifierat flera komponenter som en växt behöver för att försvara sig mot torröta (Leptosphaeria maculans). En av dessa komponenter är en så kallad resistensgen, en typ av gen som använts i förädlingen av sjukdomsresistenta grödor. Den typ av resistensgen som skyddar backtrav mot torröta har flera likheter med djurs och människors ospecifika immunförsvar. Växtförädlare kan föra över resistensgenen till raps med hjälp av genteknik för att ta fram nya sorter som är resistenta mot torröta. De kan också leta fram liknande gener i vilda rapssläktingar och sedan använda traditionell förädling för att framställa resistenta sorter. Många av de resistensgener som idag används mot torröta i raps finns för övrigt på delar av raps-kromosomerna som liknar den del av backtravs-kromosomen där genen vi hittat ligger.

Resistensen mot torröta är dock komplicerad och det behövs fler komponenter än bara en enkel resistensgen. Backtrav behöver producera giftet camalexin för att helt motstå en infektion av torröta. Det visade sig även att mängden camalexin som producerades bestämde hur fort backtraven blev sjuk om den saknade resisensgenen.

I vanliga fall brukar växthormoner som eten, jasmonsyra och salicylsyra vara inblandade i växters försvar mot sjukdomsframkallande organismer, men dessa hormoner hade ingen avgörande betydelse för backtravens försvar mot torröta. I stället visade det sig att dessa växthormoner samverkar med svampens utveckling, och styr när svampen skall övergå från att växa i växten utan att orsaka symptom till att orsaka synliga symptom och bilda sporer. Vi kom fram till detta genom studier av korsningar mellan mutanter i backtrav: Muterade backtravsplantor som helt saknar de försvarssystem som bygger på de tre hormonerna hade ändå god motståndskraft mot torröta. Däremot syntes effekter från de tre hormonerna på sjukdomsutvecklingen när de camalexin- och resistensgens-beroende försvaren korsats bort.

Det finns också en samverkan mellan torröta och en annan viktig rapssjukdom, kransmögel (Verticillium longisporum). När dessa två sjukdomar kombineras framträder torrötesymptomen på backtrav mycket tidigare och tydligare. Genom att studera ett stort antal mutanter kunde vi även se att växthormonet abskissinsyra (ABA), som i vanliga fall skyddar växten mot torka, köld och salt, även skyddar mot torröta.

Tack vare en liten och till det yttre oansenlig liten kusin från labbet har det alltså varit möjligt att få en helt ny förståelse kring hur resistens mot torröta i raps fungerar. Denna grundforskning har också uppenbara praktiska användningsområden.

Jens hemsida

Avhandling

Faculty of 1000 Biology

Föränderliga virus i växter

Av Anders Kvarnheden, Inst för växtbiologi och skogsgenetik, SLU,Uppsala

Virus som infekterar växter och djur har stora likheter, men växtvirus kan inte orsaka sjukdomar hos människor eller tvärtom. Däremot kan angrepp av växtvirus på jordbruksgrödor ibland ge upphov till stora skördeförluster, missväxt och svält. Kassavamosaikvirus har t.ex. orsakat fler mänskliga dödsfall än ebolavirus och fågelinfluensa tillsammans genom att slå ut odlingen av kassava i delar av Afrika.

Virus har förmåga att snabbt anpassa sig till förändringar i omgivningen och till nya värdar. Vissa virus har en mycket bred värdkrets och kan spridas mellan olika arter medan andra virus infekterar endast en art. Kontrollen av virussjukdomar är beroende av att förstå hur variabla virus är och hur de evolverar.

Geminivirus är en familj av växtvirus som finns spridd över större delen av världen. Det ovan nämnda kassavamosaikviruset hör till denna familj. Geminivirus har DNA som arvsmassa till skillnad från de flesta andra växtinfekterande virus som istället bär på RNA. I Sverige är vetedvärgvirus ett geminivirus som ibland orsakar allvarliga skador på vete. Det finns spritt över Europa, och har nyligen även upptäckts i Afrika och Asien. Molekylär forskning vid institutionen för växtbiologi och skogsgenetik visar att vetedvärgvirus kan delas in i två stammar, där en stam infekterar främst vete och den andra korn. Endast vetestammen verkar finnas i Sverige. Virusisolat från rågvete och vilda gräs visar nära släktskap med isolaten från vete, vilket tyder på att samma virustyper infekterar gräs och stråsäd.

Forskarna håller även på att karaktärisera geminivirus i olika grödor som tomat, paprika, chilipeppar och okra från Turkiet, Nicaragua och Kamerun. Flera nya virusarter har då upptäckts. I Nicaragua har infektion av flera geminivirusarter i samma växt visar sig vara vanligt. Samma virusart har också hittats i flera olika grödor. Nya virus har visats uppkomma genom utbyte av genetisk information mellan olika virusarter. En forskare i USA har sagt att arvsmassan i geminivirus är som LEGO-bitar, vilka kan sättas ihop till nya virus. Detta gör det viktigt att följa geminivirusens evolution.