Kronikk

Hvordan skille genet fra hveten

  • Odd-arne Olsen
  • Simen Rød Sandve

Mer ekstreme klimaforhold og økende behov for mat gjør det nødvendig å forske mer på hvete - den viktigste kilden til vårt daglige brød, skriver Odd-Arne Olsen og Simen Rød Sandve.

Kronikk
Dette er en kronikk. Meninger i teksten står for skribentens regning.

Over hele verden baker mennesker brød av mel fra én og samme art, Triticum aestivum L , eller brødhvete.

Odd-Arne Olsen Håkon Sparre

Det er nemlig kun frø fra denne arten som gir en deig som hever seg, noe som setter brødhvete i en særstilling for verdens matvareforsyning.

Simen Rød Sandve Håkon Sparre

Omkring 20 prosent av kaloriinntaket til menneskeheten kommer da også fra brødhvete.

Les også:

Les også

Matproduksjonen kan bli hardest rammet av klimaendringene

Les også

Har Listhaug glemt forbrukerne?

Økt matvarebehov øker kunnskapsbehov

Brødhveten oppsto gjennom to etterfølgende naturlige hybridiseringer, eller krysninger, mellom ulike arter av hvete. Den siste hybridiseringen antas å ha skjedd for ca. 10.000 år siden i de første kornåkrene i verden, og ga opphavet til dagens brødhvete som består av tilsammen 21 kromosomer: tre sett av syv kromosomer fra hver av de tre opprinnelsesartene.

Hveten er blant verdens mest produserte planter. Foredling av hveten er blitt gjort av forskere langt tilbake i tid. På 1950-tallet jobbet blant annet norske forskere med å forbedre kvaliteten på, og produksjonen av, hvete ved Norges landbrukshøgskole.

Norsk hvete hadde lenge for dårlig kvalitet til å kunne bli brukt til bakemel, men dette ble sakte, men sikkert endret gjennom systematisk arbeid av norske hveteforedlere. Nye sorter ble utviklet og dyrkingsteknikkene forbedret. I de beste årene på 90-tallet kunne så mye som 80 prosent av norsk hvete brukes til baking. Nå må forskere igjen skaffe ny kunnskap om hvetens genetikk hvis den skal kunne bli brukt til baking. Mer ekstreme værforhold, som mer tørke og nedbør, øker behovet for mer robuste hvetesorter i fremtiden.

For eksempel har ugunstig vær i vekstsesongen i to av de siste fem årene gjort det meste av norskprodusert hvete ubrukelig til brødbaking.

Les også:

Les også

Hvert åttende menneske får ikke nok mat

Norske forskere sterkt involvert

I løpet av det siste tiåret er DNA-et til de fleste planter av betydning for verdens matvareforsyning blitt kartlagt, også kornarter som ris og mais. Kunnskap om arvematerialet til brødhvete har hengt etter, inntil nå. Grunnen er dels at DNA-innholdet i en brødhvetecelle (ca. 17 milliarder basepar) er seks ganger større enn for eksempel i en menneskecelle (ca. 3 milliarder basepar). I tillegg er hvert gen representert ved tre nesten identiske utgaver som ikke kan skilles fra hverandre ved vanlige metoder.

Norsk hvete hadde lenge for dårlig kvalitet til å kunne bli brukt til bakemel

For å løse de tekniske problemene med å kartlegge hvetens DNA ble International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC) dannet for ti år siden av medlemmer fra forskningsinstitusjoner og industri fra Nord-Amerika, Europa og Asia. Første fase av prosjektet er nå avsluttet, og DNA-sekvensen for hvert av de 21 kromosomene er blitt analysert og presentert over fem artikler i tidsskriftet Science, der norske forskere er stekt involvert i tre av artiklene.

Mer effektiv hveteforedling

Kartleggingen av brødhvetens DNA er et meget viktig bidrag for å kunne foredle frem og dyrke bedre og mer hvete i fremtiden. Den nye kunnskapen om gensekvensene fra A-, B— og D-kromosomene åpner også muligheten for å kunne bestemme hvilke egenskaper som stammer fra hvilke av de tre opprinnelsesartene til brødhveten. Sekvensen blir gjort offentlig tilgjengelig for fri anvendelse verden over.

Nå må forskere igjen skaffe ny kunnskap om hvetens genetikk hvis den skal kunne bli brukt til baking.

Dette betyr et stort skritt i retning av mer effektiv hveteforedling. For Graminor, som har hatt tilgang til sekvensen i ett år, er dette viktig for storskalaanvendelse av genmarkører i deres foredlingsarbeid.

Bruker det beste arvematerialet

To av artiklene som nå er publisert i Science er ledet av vår forskningsgruppe ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet. Disse artiklene belyser to viktige aspekter ved hvetebiologi, nærmere bestemt evolusjonshistorien til arten og hvordan genene blir brukt under utviklingen av frøet.

To av artiklene som nå er publisert i Science er ledet av vår forskningsgruppe

I studiet av hveteevolusjon kom vi frem til ny innsikt i slektskapet mellom de tre ulike gruppene av kromosomer som finnes i brødhveten. Vi har lenge vært klar over at brødhveten er en hybrid mellom tre arter, men de nye analysene som nå er blitt publisert indikerer også at en av de tre opprinnelsesartene (D-arten) oppsto som en hybrid av de to andre for ca. fem millioner år siden. Med andre ord er brødhvete en hybrid av en hybrid – en dobbelthybrid.

Det andre aspektet ved hvetebiologi vi har belyst er hvordan de enestående mategenskapene til brødhvete oppsto. Sekvensinformasjonen fra DNA-et ble brukt til å bestemme aktiviteten til genene fra de tre ulike genomene A, B og D under frøets utvikling.

Resultatene viser at brødhveten ikke benytter seg av alle kopiene av genene, men istedenfor bruker "det beste" av arvematerialet fra hver av de tre opprinnelsesartene til ulike oppgaver i cellene. Denne nye kunnskapen gir store muligheter for å foredle frem hvetesorter med forbedrede og nye kvalitetsegenskaper.

Les også:

Les også

Matkrise i verden vil også ramme Norge

Arbeidet er godt i gang

Også i u-land kan resultatene vi nå er kommet frem til føre til at vi kan utvikle sorter som er spesialtilpasset ulike klima.

En av de viktigste bruksområdene vil være å identifisere genetiske markører for sykdomsresistens.

Selv om arbeidet med å kartlegge genene i brødhvete nå er ferdig, er vi langt fra ferdig med arbeidet med å sette sammen DNA-et til sammenhengende kromosomer. Norges miljø— og biovitenskapelige universitet, i samarbeid med Graminor AS, er i disse dager i sluttfasen av et nytt stort forskningsarbeid som nettopp går ut på å sammenstille ett av de 21 kromosomene – kromosom 7B – til ett sammenhengende molekyl.

Ferdigstillingen av den komplette DNA-sekvensen til kromosom 7B vil bli den andre brødhvete-kromosomsekvensen som ferdigstilles. De 19 resterende vil følge i årene som kommer.

Les også:

  1. Les også

    Klimapanelet i natt: Ingen slipper unna

  2. Les også

    Virkeligheten på en varmere klode

  3. Les også

    Sylvi Listhaugs tilbud øker matvareprisene

Les mer om

  1. Kronikk
  2. Klimaendringer
  3. Næringsmiddelindustrien

Relevante artikler

  1. VITEN

    Gener i hvete som forårsaker cøliaki er kartlagt. Det kan være ett skritt nærmere allergifri hvete.

  2. VITEN

    Klimaforandring utfordrer norsk brødkornproduksjon

  3. NORGE

    – Kan jeg få låne saltet, spurte han kollegaen. Så ble han syk. Genforskere avslører nye hemmeligheter ved viruset.

  4. A-MAGASINET

    Aldri før har forskere forstått genene våre bedre. Det gir uventede nyheter til både arkeologer og nynazister.

  5. A-MAGASINET

    Når dyr parer seg på tvers av arter, går det sjeldent godt. En norsk forsker fant et overraskende unntak.

  6. VITEN

    Forskere lager supertomater med genteknologi