Et hav af gener i et korn
Et hav af gener i et korn
Christoph Dockter i Carlsberg Laboratoriums forsøgsdrivhus i 2016. Foto: Nana Reimers
Når man ser ud over en dansk mark med byg, der bølger i vinden, er det let at overse, hvor kompleks en organisme man faktisk har foran sig. Alligevel bliver byg ved med at overraske forskere. Byggens arvemasse er nemlig enorm: omkring 5,1 milliarder basepar. Basepar er DNA’ets grundlæggende byggesten, og 5,1 milliarder er usædvanligt meget. Til sammenligning består menneskets genom af ca. 3,1 milliarder basepar. Byggenomet rummer også langt flere gener – knap 40.000 – mens der kun skal omkring 20.000 gener til at opbygge et menneske.
Netop denne størrelse og kompleksitet gjorde kortlægningen af byggenomet til en kolossal opgave. Et internationalt forskerkonsortium arbejdede i næsten ti år, fra midten af 2000’erne, før en første referenceversion af byggenomet i 2017 blev offentliggjort i tidsskriftet Nature.
Gå på opdagelse i bogen 'Fra gær til galakser'
Kapitlet er et uddrag fra bogen 'Fra gær til galakser', som forlaget Strandberg Publishing har udgivet i anledning af Carlsbergfondets 150-års jubilæum. Bogen giver et kalejdoskopisk indblik i 150 eksempler på markant og mindeværdig dansk grundforskning støttet af Carlsbergfondet gennem halvandet århundrede. De 150 eksempler er udvalgt af 25 danske forskere.
Blandt forskerne i projektet var den tyske plantegenetiker Christoph Dockter (f. 1978) fra Carlsberg Laboratorium, som bidrog til det samlede forskningsarbejde. Senere spillede han en central rolle i udviklingen af et mere detaljeret bygpangenom, som blev publiceret i Nature i 2024.
Dockters forskning har siden været afgørende for at omsætte den grundlæggende viden om byggenomet til konkrete anvendelser. Ud over selve kortlægningen har han været med til at identificere flere gener, som styrer byggens stængelarkitektur. Disse gener har stor betydning for plantens styrke, stabilitet og dyrkningsegnethed. Ved målrettet at arbejde med netop dette genetiske område har forskere kunnet udvikle nye bygsorter, der er mere robuste og bedre tilpasset moderne landbrug.
En vigtig del af Dockters arbejde indgår i FIND-IT-projektet (Fast Identification of Nucleotide variants by droplet DigITal PCR). FIND-IT er en metode udviklet på Carlsberg Laboratorium, som gør det muligt hurtigt og præcist at finde naturlige genetiske varianter med ønskede egenskaber – uden brug af gensplejsning. Metoden giver forædlere adgang til en hidtil uset præcision, når der skal udvælges planter med forbedret klimamodstand, vækstform eller sygdomsresistens, og forkorter samtidig tiden fra idé til færdig sort markant.
Dockters arbejde med genetiske varianter, der øger bygs robusthed og tilpasningsevne, indgår i bredere forskningssammenhænge, hvor målet er at udvikle afgrøder med øget modstandsdygtighed og stabilitet.
Som leder af et forskningsprojekt, hvis resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Science, var han med til at vise, hvordan et enkelt komplekst gen, MKK3, som blev udvalgt af mennesker efter domesticeringen af byg, styrer frøhvile og risikoen for, at kornet spirer på marken før høst. Dette fænomen medfører hvert år store tab af byg på globalt plan. Resultaterne giver planteforædlere nye muligheder for genetisk at selektere mod denne egenskab.
Bevilling
Bevillingsår: 2009- Formål: Laboratorieforskning 2009- (årligt tilskud til Carlsberg Laboratorium)
Den intensive forskning i byg hænger tæt sammen med plantens historiske og nutidige betydning. Byg er en af verdens ældste dyrkede kornsorter og anvendes i dag både som foder, fødevare og – ikke mindst – som maltbyg til øl- og whiskyproduktion. Maltkvaliteten afhænger af et samspil mellem stivelsessammensætning, enzymaktivitet og proteinindhold. Med den genetiske kortlægning kan forskere nu målrette netop de gener, der påvirker disse egenskaber, og dermed udvikle sorter med højere kvalitet, større udbytte og mere stabil produktion.
Samlet set har den genetiske kortlægning forvandlet bygforædling fra en traditionsbåren landbrugskunst til en moderne, videnskabsbaseret disciplin. Med præcise værktøjer som FIND-IT og tværfaglige initiativer som Eske Willerslevs forskningscenter AEGIS kan forskere og planteavlere udvikle bygsorter, der både lever op til nutidens produktionskrav og er rustet til fremtidens klima.
Forskningen indgår dermed i en bredere indsats for at udvikle klimaresistente afgrøder, som kan klare hyppigere tørke, mere ekstreme nedbørsmønstre og øget sygdomspres. Ved at udnytte planters naturlige genetiske variation bliver det muligt at sikre stabile udbytter og fødevareforsyning i en verden, hvor klimaet er i hastig forandring.
Kapitlet er skrevet af Kristian Sjøgren.