Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Ny hvedemutant kan lære os mere om spelt

Forskere fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet har ved et lykketræf opdaget en mutation, der gør hvede speltlignende.

16.12.2020 | Camilla Brodam

Fra venstre ses hvede aks, og fra højre ses et speltaks. Foto: Colourbox

Der er forskel på hvede og spelt både i forhold til udseende og bageegenskaber, nogle mener endda, at spelt kan være forfaderen til hvede, men ifølge Claus Krogh Madsen fra Institut for Agroøkologi er det nu ikke helt sådan det hænger sammen. 

”Der er mange, som har en forestilling om, at spelt er en form for ”urhvede”. Tidligere havde man da også en teori om, at spelt er forfader til hvede, fordi den har nogle træk til fælles med hvedes vilde forfædre. Man har længe vist at disse træk er knyttet til en bestemt variant af genet Q kaldet q varianten. I dag har man både arkæologiske fund og DNA-beviser for at q varianten er blevet genintroduceret i hvede ved en krydsning med en af de vilde forfædre. Det vil altså sige at den almindelige hvede er ældst og forskellen ligger i et enkelt gen,” fortæller han. 

I mere end hundrede år har forskere kendt til genet Q som man kunne studere med klassiske genetiske metoder, dvs. krydsning og studier af afkommet. Q genet’s molekylære identitet – DNA-sekvensen - blev først slået fast med to artikler fra 2003 og 2006 fra en amerikansk gruppe. 

Ny mutant fundet via in silico TILLING

Ved et tilfælde opdagede Claus Krogh Madsen og hans kollegaer en hvedemutant, som i udseende ligner spelt med den karakteristiske langstrakte aks og kraftige yderkerner, som er svære at tærske. Men det var ikke en spelt sort, de havde med at gøre. Mutanten havde forskerne fået tilsendt iblandt en sending af forskellige andre mutanter fra en in silico TILLING frøbank, der drives af John Innes centeret i England . 

In silico TILLING er en metode til at finde mutationer i bestemte gener. Den fungerer ved, at man skaber en samling af muterede planter, som DNA sekventeres. Informationen samles i en database, som forskerne kan slå op i og finde mutanter for netop det gen, de arbejder med. Hver muteret plante har dog mange andre mutationer, som komplicerer arbejdet med denne type materiale. 

”Jeg fik mistanke om, at den her mutant havde en mutation i Q i tillæg til den mutation, som jeg egentlig var interesseret i. Fordi mutanten allerede var DNA sekventeret og tilgængelig i databasen, kunne jeg hurtigt få min mistanke bekræftet. Man kan sige, at jeg lavede in silicoTILLING omvendt. Selvom der var en mutation i Q, som fik hveden til at ligne spelt, så er det ikke præcis den samme mutation, som findes i rigtig spelt, altså q varianten,” fortæller Claus Krogh Madsen.  

Spelt er hvede med en lille genetisk forskel

Forskerne besluttede at undersøge hvedemutanten nærmere i håbet om at kunne lære mere on hvede og spelt, og hvad det er, der adskiller de to arter. For at bekræfte, at det var mutationen i Q, der gjorde den undersøgte hvede speltoid, lavede forskerne en såkaldt tilbagekrydsning. De tog en hvede, som ikke havde mutationen og krydsede den med den muterede, for at undersøge, hvordan mutationen spalter sig ud i de næste generationer. Noget af afkommet havde mutationen, andet havde ikke, og ved at undersøge aksene kunne forskerne se, at det speltlignende aks fulgte mutationen og dermed få bekræftet, at det netop er en mutation i Q, der kan få hvede til at ligne spelt.  

”Det her studie understøtter en teori, som er ved at vinde fodfæste. Nemlig, at hvis der sker noget med genet Q, som gør genet eller det protein genet koder for mindre aktivt, så bliver hvede mere som spelt. Det skyldes, at proteinet som Q koder for er en såkaldt transkriptionsfaktor – et protein, som er med til at regulere andre gener ved at binde sig til DNA. Det er denne bunke af andre gener, som styres af Q, som i sidste ende skaber de forskelle, man kan se, når man sammenligner aks af hvede og spelt. Vi har med denne mutation vist, at et bestemt område af Q-proteinet ikke kan undværes, hvis hvede skal være hvede, som vi kender det. Vi har altså fået en meget større forståelse for, hvordan Q genet virker,” fortæller Claus Krogh Madsen. 

Kan skabe grundlag for videre forskning

Tidligere kendte man kun to ekstremer. Almindelig hvede med varianten Q eller spelt med varianten q. Det vil sige, enten havde man hvede, som vi kender den med aks, som er lette at tærske, eller også havde man spelt med lange aks, som er meget vanskelige at tærske. Den nye mutant ligger meget tæt på spelt, men i de senere år er der også fundet mutanter, som er mere ekstreme udgaver af almindelige hvede, med ekstra kompakte aks. Der tegner sig således et billede af, at forskellige ”styrker” af Q kan skabe nye sorter, som ligger både imellem hvede og spelt, eller som er mere ekstreme.

”Der kan være en hel del fordele ved at kunne manipulere Q. Aksets form er både knyttet til udbyttet og til hvedens tekniske egenskaber. Desuden mener man, at der er en kobling mellem Q og bagekvalitet. Det er virkelig et interessant håndtag at kunne skrue på” siger Claus Krogh Madsen.   

Opdagelsen af mutationen i genet Q lægger ifølge forskerne op til ny forskning i hvede og spelt. Det kunne blandt andet skabe grundlag for en undersøgelse af, hvorvidt spelt i virkeligheden er sundere end hvede. 

”Hvis man virkelig vil undersøge, f.eks. om spelt er sundere end hvede, så er det nyttigt at have en mutant, som den vi har fundet med som en reference. Den har det her ene gen, som gør den spelt lignede, men ellers er den som helt almindelig moderne hvede. Det vil sige, at man vil kunne bruge den til undersøge, om eventuelle forskelle på spelt og almindelig hvede er knyttet direkte til speltgenet q, eller om det skyldes andre gener. Hvis man fandt en god egenskab i spelt, som ikke er knyttet til q, kan man bare overføre den til moderne hvede og undgå de ulemper, der er ved spelt.” fortæller Claus Krogh Madsen. 

Bag forskningen
Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet
Finansiering: Innovationsfonden
Interessekonflikter: Ingen
Læs mere: Publikationen ”A novel wheat q’ allele identified by forward genetic in silico TILLING” er skrevet af Claus Krogh Madsen og Henrik Brinch-Pedersen
Kontakt: Claus Krogh Madsen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. E-mail: clauskrogh.madsen@au.dk

Forskning, Agro, DCA