Fræðaþing landbúnaðarins - 13.02.2009, Page 417

VEGGSPJÖLD | 415
Flúrljómun litninga í kynbótarannsóknum korntegunda
Sæmundur Sveinsson og Kesara Anamthawat-Jónsson
Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Islands
Grasaættin (Poaceae) er stór ætt innan flokks einkímblöðunga og til hennar teljast
margar af mikilvægustu fæðuplöntum mannkyns. Hveitiættbálkurinn (Triticeae)
inniheldur yfír 500 tegundir og þ.á.m. eru mikilvægustu komjurtir jarðabúa: Hveiti
(Triticum), bygg (Hordeum) og rúgur (Secale). A Islandi vaxa nokkrar fjölærar
tegundir sem tilheyra hveitiættbálkinum en þetta eru bláhveiti, kjarrhveiti, húsapuntur
og melgresi. Hveitiættbálkurinn hefúr talsvert mikið verið rannsakaður, bæði m.t.t.
nytja en ekki síður vegna áhuga vísindamanna á óvenju flóknum ættartengslum sem
til eru kominn vegna tíðra tegundablöndunnar (e. hybridization) og fjöllitnunar (e.
polyploidy) (sjá Mason-Gamer 2004).
Kynbótarannsóknum á korntegundum, sérstaklega hveiti, hefur m.a. verið miðað að
auka þol yrkja gegn ýmsu álagi í umhverfmu, s.s. þurrki, seltu og sjúkdómum. í því
markmiði hefur erfðaefni úr skyldum tegundum ítrekað verið flutt yfír í brauðhveiti
(I'. aestivum) með tegundablöndun og bakvíxlun (e. chromosome engineering) (Qi et
al. 2007). í slíkurn víxlunum flyst erfðaefni á milli tegunda með endurröðun
samstæðra litninga (e. homologous/homoeologous recombination). Þegar gen flytjast
milli tegunda, sem t.d. auka þol plöntu gagnvart tilteknum sjúkdómi, fylgja yfirleitt
gen sem hafa neikvæð áhrif á heildar ræktunar frammistöðu plöntunnar. Því er
mikilvægt fyrir vísindamenn að vita hvaða svæði og hversu stór flytjast yfir í
erfðamengi nytjategundarinnar. Jafnframt var skortur á erfðafræðilegu mörkum til að
greina yfírfærslur á litningum víxlaðra planta í stað þess að skilgreina svipgerð á
hverjum og einum fullvaxta einstaklingi.
Litningablöndun (e. chromosomal banding) olli byltingu í þessum efnum en með
henni var mögulegt að þekkja einstaka litninga, skilgreina kjarnagerð (e. karyotype)
og meta tíðni og umfang yfirfærsla (e. translocation) í víxlunartilraunum. Þrátt fyrir
þessar miklu framfarir, eru ákveðin vandamál sem fylgja litningaböndun. Túlkun
niðurstaða þarfnast mikillar reynslu og erfítt er að greina flóknar yfírfærslur.
Jafnframt er upplausnin frekar lítil og erfitt að greina litlar yfirfærslur. Á áttunda
áratug síðustu aldar urðu miklar framfarir í sameindalíffræði og fóru menn að beita
hinum nýju aðferðum í hefðbundinni frumuerfðafræði. Komu þá fram aðferðir til að
merkja litninga með geislavirkum efnum og síðar með mótefnalitunum.
Fyrir um 20 árum var þróuð skilvirkari aðferð, svokölluð FISH (fluorescent in situ
hybridization). Hún byggir á flúrefnum (e. fluorochrome) sem bætt er við kirnaröð
erfðavísa (DNA). Flúrefni er tiltekinn hópur efna sem hefur þann eiginleika að gefa
frá sér ljós af annari bylgjulengd heldur en beint er á það. Flúrmerkta DNA
sameindin, sem gjarnan er nefnd þreifari, er látin þáttatengjast við litninga á
smásjárgleri. DNA hluti þreifarans getur verið af margskonar uppruna. Oft á tíðum
eru notuð gen en einnig er mögulegt að merkja þráðhöft, litningarenda og endurteknar
DNA raðir. GISH (genomic in situ hybridization) er útgáfa af FISH sem byggir á
sömu lögmálum nema í stað þess að nota tiltekin hluta erfðaefnis sem þreifara, er
notast við DNA úr heilum erfðamengjum (e. genome) (Anamthawat-Jónsson et al.
1990). Þetta þýðir að ef blanda á saman tveimur tegundum, t.d. hveiti og skyldri
tegund og erfðaefni tegundanna merkt með sitthvorum lit, er auðvelt að sjá hvort
einhverjar yfirfærslur hafa orðið og um leið umfang hverrar yfírfærslu.