Et stort skritt for bedre hvete

I flere år har forskere over hele verden jobbet for å kartlegge hvetens DNA.  Nå er jobben gjort, og det vil medføre robuste og bedre hvetesorter i årene fremover. Det blir seminar om hvetegenomet onsdag 27. august.

Et stort skritt for bedre hvete

– Det er først når vi kjenner hvetens DNA, når vi har sekvensert hvetegenomet, at vi har mulighet for å foredle nye hvetesorter på en mer effektiv måte, forklarer professor Odd-Arne Olsen ved NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet.

Hvetegemonet er det største og mest kompliserte genomet av alle kornsortene, og arbeidet med å kartlegge dette har vært betydelig mer vanskelig enn for eksempel for ris og mais.

– For å sette det i perspektiv, er hvetens genom seks ganger større enn menneskets, sier Olsen.

Genomet i brødhvete er kartlagt.
Foto
Håkon Sparre

Årsaken til brødhvetens store genomstørrelse ligger i hvordan arten oppstod. Brødhvete oppstod igjennom to naturlige hybridiseringer, det vil si at ulike arter krysset seg med hverandre. Det betyr at brødhveten faktisk består av DNA fra tre ulike arter og har derfor tredoble sett med kromosomer (21 istedenfor 7).

Brdhvetens genom. Til venstre: Brdhvetens kromosomer fra tre ulike nrt beslektede arter. Triticum urartu, Aegilops speltoides, Aegilops tauschii er de nrmest beslektede artene til brdhvetens tre kromosomsett. Til hyre: De to naturlige hybridiseringene som er opprinnelsen til brdhvete.
Brødhvetens genom. Til venstre: Brødhvetens kromosomer fra tre ulike nært beslektede arter. Triticum urartu, Aegilops speltoides, Aegilops tauschii er de nærmest beslektede artene til brødhvetens tre kromosomsett. Til høyre: De to naturlige hybridiseringene som er opprinnelsen til brødhvete.

Se stor illustrasjon (PDF)

– Dette har gjort arbeidet med kartleggingen av DNAet ekstra komplisert. Vi har måttet utvikle metoder som gjør at vi kan skille DNA fra tre ulike sett med arvemateriale, forteller Olsen.

Et 70 års langt arbeid
Hveten er blant verdens mest produserte planter. Foredling av hveten har 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% av norsk hvete brukes til baking.

Nye utfordringer
Både resistens for groskade og egenskaper for glutenproteiner har blitt forbedret gjennom forskning gjennom flere år. Dessverre har de siste årene med meget spesielle klimaforhold medført dramatisk nedgang i norsk hvetekvalitet.

– Målet med hveteforskningen er å sikre at ny kunnskap om genetikk skal kunne bli brukt til mer effektiv tradisjonell foredling av nye hvetesorter som tåler mer ekstreme værforhold, som mer tørke og mer nedbør. Det er også et mål å få hvetesorter medbedre bakekvalitet og høy ernæringskvalitet, sier Odd-Arne Olsen.

Internasjonalt samarbeid
I disse dager er NMBU-forskerne medforfattere i hele tre av fem artikler i forskningsjournalen Science, hvorav to publiseres fra NMBU med utenlandske medforfattere. Alle fem artiklene omhandler kartleggingen av hvete-DNAet. Forskere fra Asia, Nord-Amerika og Europa har bidratt i det revolusjonerende arbeidet, gjennom IWGSC (International Wheat Genome Sequencing Consortium). Målet med samarbeidet i IWGSC er å generere en fritt tilgjengelig brødhvetegenom.

En real publiseringshattrick for NMBU i Science er med på å underbygge hvilket stort fremskritt denne forskningen er for verdens fremtidige matvareproduksjon.

Ansvar for kromosom 7B

Hvetegenomet består altså av 21 kromosomer og forskerne ved NMBU har hatt ansvaret for å sekvensere ett av disse, kromosom 7B. Olsen har ledet dette delprosjektet, og forsker Simen Rød Sandve er en av fem NMBU-forskere i prosjektet.

– Å sekvensere kromosom 7B har vært et nitidig arbeid som har pågått over år. Ironisk nok har DNA-sekvensen til kromosom 7B og de resterende 20 hvetekromosomene liten verdi i seg selv. Det er ikke før man får identifisert gener og forstår hvordan disse genene gir seg til uttrykk i plantens egenskaper at genomsekvenser virkelig blir verdifull, sier Simen Rød Sandve.

Mer robuste sorter
– Resultatene vi nå har kommet frem til kan føre til at vi kan utvikle sorter som er spesialtilpasset ulike klima. Veien videre er å aktivt utnytte den genetiske informasjonen i foredlingsprosessen, sier Rød Sandve. En av de viktigste bruksområdene vil være å identifisere genetiske markører for sykdomsresistens og deretter overføre resistensgener mellom foredlingsmateriale og nye hvetesorter.

Gir bønder store muligheter

Graminor har ansvar for all foredling av jord- og hagebrukvekster i Norge, og har en aktiv rolle i kartleggingen av hvetegenomet. Selskapet har delfinansiert prosjektet sammen med Norges forskningsråd, Fondet for forskningsavgift på landbruksprodukter (FFL) og midler over Jordbruksavtalen (JA). Idun Christie er administrerende direktør i Graminor.

– For våre brukere, som er norske bønder, betyr denne forskningen at de kan få sorter som er sykdomsresistente, som har bedre ytelse og som er klimatilpasset i fremtiden. For oss i Graminor betyr forskningen at vi med ny metodikk får en mer effektiv foredling for alle arter. Det innebærer både høyere presisjonsnivå og en mer effektiv tidsbruk, sier Christie. Hun vektlegger også at samarbeid med forskningsinstitusjoner gir firmaet mulighet til å bygge opp kompetanse og nettverk samt å delta i den rivende teknologiske utviklingen som skjer på området.

Les Odd-Arne Olsen og Simen Rød Sandves kronikk, publisert  i Aftenposten 18. juli 2014.

Seminar 27. august
27. august arrangerer NMBU seminar om det store spranget i norsk hveteforskning. Du kan melde deg på her.

 

Published 10. september 2014 - 10:23 - Updated 6. august 2018 - 13:24