Ny upptäckt kan underlätta omöjlig växtförädling

Förädlingen av moderna grödor har lett till förluster av många fördelaktiga egenskaper, till exempel resistens mot sjukdomsangrepp eller torkstress. Idag försöker växtförädlare återinföra sådana ”förlorade egenskaper”, men det är svårt eftersom förädlingen också gjort att många växter blivit ”polyploida”. Det innebär att de fått fler än två kromosomuppsättningar i sina celler – och då utvecklas inte fröerna normalt.

Aborterade triploida frön. Foto: Hua Jiang

Denna barriär, även kallat den triploida spärren, som förhindrar korsningar av arter som skiljer sig i ploiditetsnivå, har varit föremål för mycket forskning. Men dess underliggande orsaker har varit okända.

Hittat molekylära grunden
Claudia Köhler, professor vid institutionen för växtbiologi vid SLU, har tidigare identifierat en gen som gör att frövitan inte utvecklas normalt vid korsning av växter med olika antal kromosomuppsättningar. Nu presenterar hennes kollega Hua Jiang, på samma laboratorium, ytterligare detaljer som förklarar den molekylära grunden för detta viktiga hinder för växtförädlare jorden runt.

Triploida frön ”räddade” genom mutationer i kromatinmodifierande gener. Foto: Hua Jiang

Problemet uppstår i frövitan – den näringsrika vävnad som stöder tillväxten och som ger eftertraktade kalorier i livsmedel och djurfoder. När växter med olika kromosomantal korsas, förändras sättet som arvsmassan packas ihop på i frövitans celler. Detta leder i sin tur till att aktiviteten hos de gener som främjar tillväxten i frövitan förändras kraftigt – med dödliga konsekvenser för det växande fröet.

Forskarna har nu identifierat de gener som orsakar detta fenomen och banar därmed väg för nya metoder som gör det möjligt att kringgå korsningsbarriärerna.

I studien användes modellplantan backtrav (Arabidopsis thaliana). Växtvarianter med mutationer i kritiska positioner i arvsmassan gjorde det möjligt att identifiera nyckelgenerna och de molekylära mekanismerna.

Mer information:
Professor Claudia Köhler
Institutionen för växtbiologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
http://kohlerlab.se/

Artikeln
Artikeln publicerades online den 25 juli i tidskriften Genes & Development.
Hua Jiang, Jordi Moreno-Romero, Juan Santos-González, Geert De Jaeger, Kris Gevaert, Eveline Van De Slijke & Claudia Köhler. Ectopic application of the repressive histone modification H3K9me2 establishes post-zygotic reproductive isolation in Arabidopsis thaliana. Genes & Dev. 2017. 31: 1272–1287.

Kajans vingslag sparar kraft

Tidigare har flera små virvlar som bildas runt varje vingspets bara förknippats med stora glidflygare som örnar, gamar och storkar. Nu har biologerna Anders Hedenström, Christoffer Johansson och Marco Klein Heerenbrink vid naturvetenskapliga fakulteten vid Lunds universitet upptäckt samma fenomen hos kajor som flaxar med vingarna när de lyfter och flyger.

Försöken har gjorts i en vindtunnel på biologiska institutionen i Lund. Kajan har fått lyfta och flyga genom en tunn dimma som reflekterar laserljus, som fångas upp av avancerade kameror. Genom att använda flera bilder från flera kameror har forskarna kunnat bygga upp tredimensionella bilder av luftflödet runt kajans vingspetsar.

– Pennorna på vingspetsarna kan liknas vid spretande fingrar på handen. Vingspetsen genererar flera små luftvirvlar istället för en stor virvel som på ett flygplan med rektangulär eller elliptisk vingspets. Det går åt mer energi och kostar mer att lyfta när det bara skapas en enda stor vingspetsvirvel, säger Anders Hedenström, professor i teoretisk ekologi.

Flygplan med uppåtböjda spetsar
Att forskarna nu lyckats visa att det inte bara är hos stora glidflygare som multipla vingspetsvirvlar skapas, öppnar för möjligheten att vingspetsar med spretande pennor från början utvecklades för att göra flaxande aktiv flykt mer effektiv.

Flygplansindustrin har insett att det finns pengar att tjäna på att minska vingspetsvirvelns styrka. Redan nu byggs vissa flygplan med uppåtböjda vingspetsar. På så vis minskas virvelns styrka och därmed bränsleförbrukningen.

Anders Hedenström tror att hans och kollegornas upptäckt kan få betydelse även för hur framtidens drönare konstrueras.

– Möjligen kan vi bygga effektivare drönare som flyger med aktiva vingslag. Inom en tioårsperiod kanske vi kan se drönare som har en kajas morfologi, säger han.

Artikel:
”Multi-cored vortices support function of slotted wing tips of birds in gliding and flapping flight”, Marco KleinHeerenbrink, L. Christoffer Johansson, Anders Hedenström, Biologiska institutionen, Lunds universitet.

Posted in BMI

Djurens värld funkar med hjälp av färger

Tekniska framsteg som digitalisering och spektrofotometri har drivit forskningen framåt de senaste årtiondena. Framstegen i forskningen har bland annat lett till kunskap om att andra varelser inte ser och upplever världen på samma sätt som människor.

Ökad kunskap om hur färger uppfattas och fungerar i djurvärlden kan i framtiden bidra till utvecklingen inom så skilda områden som medicin, säkerhet och kläder.

Den enorma bläckfisken (Sepia apama)

Virtual reality som rekordsnabb behandling mot social fobi

– Vi vet att social fobi vidmakthålls genom att man tolkar små signaler som andras blickar, miner, kommentarer på ett negativt sätt, säger psykologiprofessor Per Carlbring vid Stockholms universitet.

Genom ett egenutvecklat datorspel vill forskarna nu undersöka om man kan ändra den automatiserade ovanan att fokusera på just det negativa. Behandlingen kräver bara ett besök och innebär att deltagaren får spela ett spel där olika ansikten presenteras i en virtual reality värld.

Ser spelaren djupt i ögonen
Deltagaren sätter på sig VR-glasögonen och ser då fyra personer som tittar spelaren i ögonen. Ansiktsuttrycken varierar från positiva och neutrala till mer avståndstagande och i vissa fall uppvisas avsky. Spelarens uppgift är att försöka strunta i själva ansiktsuttrycken och istället fokusera på speluppgiften som exempelvis kan vara att spela memory. Syftet är att spelarens uppmärksamhet ska bli mer flexibel.

– Den stora fördelen med virtual reality är djupseendet, med den nya tekniken lurar man hjärnan att uppfatta ansiktsmodellerna som riktiga personer, inte bara platta fotografier.

Per Carlbring berättar att behandlingen brygger på nya rön inom kognitionsvetenskap, det vill säga hur människan uppmärksammar och automatiskt bearbetar information från omgivningen. Nuvarande behandlingar, som till exempel kognitiv beteendeterapi, ger ofta ett bra resultat men tar ofta flera månader att gå igenom. Behandlingen med datorspelet kan bli en genväg till förbättring, hoppas forskarna.

Inget hokus pokus
– Det låter som hokus pokus men vår förhoppning är att datorspelet ensamt ska vara minst lika effektivt som sedvanlig behandling. Nu i början måste man komma till vårt VR-labb, men i en framtid kan jag tänka mig att denna typ av program går att ladda ner gratis från landstinget efter kontakt med en läkare. Alltså att doktorn skriver ut en länk istället för ett läkemedelsrecept. Men först måste vi förstås se hur effektivt programmet är!

Deltagande i 1-sessionsbehandlingen är kostnadsfri för den intresserade. Läs mer om/anmäl dig till vr-behandlingen.

Kontakt:

Posted in BMI