Handledare Jenny Hagenblad ([email protected]) och Matti
Leino ([email protected])
1. Världens viktigaste gen? Selektion och evolution vid Q-genen
Q-genen kan anses vara en av världens viktigaste gener. En mutation i q har en
dramatisk effekt på tröskningsegenskaperna hos vete. Vilt vete och speltvete är
svårtröskat och kräver en stor arbetsinsats medan kärnorna veten som bär på den
mutanta q-allelen istället lätt kan separeras från axen. Med största sannolikhet har
denna mutation varit avgörande för vetets roll i människans livsmedelsförsörjning.
När mutationen uppstod och hur snabbt den kom att anammas av forntidens
lantbrukare är ännu oklart.
Stark selektion för Q-allelen bör ha påverkat den genetiska diversiteten både i och
omkring genen i ett så kallat ”selective sweep”. Hur stort detta område är beror dels
på hur stark selektionen varit, dels hur mycket rekombination som skett och dels hur
gammal allelen är. Genom att bestämma storleken på området kan vi alltså dra
slutsatser om mängden selektion.
I det här projektet kommer du att sekvensera DNA i området kring Q för att försöka
bestämma hur stort sweep som har skett i samband med selektionen. Du kommer att
stöta på följande metoder:
- DNA-extraktion
- PCR
- Analys av råsekvensdata
- Enklare evolutionsgenetisk analys
Du kommer också att bidra till en ökad förståelse för hur världens kanske viktigaste
gen evolverat.
2. Genetisk variation för frosttolerans i vete
Veteodling i Sverige utgör en viktig del av vår inhemska livsmedelsförsörjning. Ett
problem för veteodling i Sverige är dock bristande frosttålighet i många vetesorter.
Vetesorter som framställts i Mellaneuropa är ofta högavkastande, men brister i
vinterhärdighet. I svensk veteförädling korsas därför ofta dessa med gamla svenska
lantsorter som har mycket god vinterhärdighet för att överföra denna egenskap till
högavkastande sorter.
Frosttålighet har nyligen kopplats till genen Fr-1 och sekvensskillnader i genens
promotor påverkar uttrycksnivåerna av generna. I det här projektet kommer du att
sekvensera Fr-1 och dess promotor i dels svenska lantsorter med extrem
vinterhärdighet, dels moderna vetesorter med varierande vinterhärdighet. Du kommer
att stöta på följande metoder:
- DNA-extraktion
- PCR
- Analys av råsekvensdata
- Frysförsök av veteplantor för att testa frosttålighet
- Enklare statistisk analys
Projektet kan leda till identifiering av alleler som bidrar till god frosttålighet och på
sikt leda till att nya frosttåliga sorter kan tas fram.
3. Var gick näringsinnehållet i vete förlorat?
Genen NAM-B1 i vete finns i både funktionell och icke-funktionell form. Den
funktionella formen, som är ursprunglig, ger högt innehålla av protein och mineral
men mindre kärnor. För flera tusen år sedan uppstod en mutation i genen som
påverkade kärnstorleken positivt men näringsinnehållet negativt. Mutationen som gav
större skördar kom att spridas och i modernt vete saknas helt den ursprungliga genen,
vilket ger sämre näringsinnehåll.
Vi vet idag att mutationen uppstod i en föregångare till brödvetet, s k emmervete. I
gamla lantsorter av emmervete från Europa och Mellanöstern förekommer bägge
varianterna av genen. Sekvensolikheter antyder att mutationen först skulle ha ägt rum
i östra medelhavsområdet. Du kommer sekvensera emmervete från i första hand detta
område för att närmare bestämma var NAM-B1-mutationen först uppstod. Du
kommer att stöta på följande metoder:
- PCR
- Analys av råsekvensdata
- Enklare evolutionsgenetisk analys
Du kommer också att bidra till en ökad förståelse av vetets tidiga evolution.
4. Genuttryck i en näringsgen och dess roll för nyttigare mat
Proteininnehåll i sädesslaget korn påverkas av loci (QTL) som matchar med genen
HvNAM-1, en ortolog till vetegenen NAM-B1, som har stark påverkan på protein och
mineralinnehåll i fröet. Någon variation i HvNAM-1 som ändrar proteinsekvensen har
dock inte påträffats. En hypotes är därför att det snarare är genens uttrycksnivåer som
påverkas.
I det här projektet kommer du att med hjälp av qRT-PCR mäta uttrycksnivåerna av
HvNAM-1 i några nordiska kornsorter med högt respektive lågt proteininnehåll för att
se om uttryck av HvNAM-1 kan korreleras med proteininnehåll. Du kommer att stöta
på följande metoder:
- RNA-extraktion
- qRT-PCR
- Enklare statistisk analys
Du kommer att bidra till en ökad förståelse för hur en näringsgen påverkar
näringsinnehållet i en av Sveriges viktigaste grödor och dina resultat kan på sikt leda
till att nya näringsrikare kornsorter kan utvecklas.
5. Nakenkorn
Ett alltmer populärt livsmedel är nakenkorn – en skallös form av sädesslaget korn.
Nakenkorn har odlats i Norden sedan stenåldern, men försvann under början av 1900talet. I gammal litteratur kallas nakenkorn ofta för himalaya-korn, vilket tolkats som
att kornet ska ha sitt ursprung i Himalaya, och nakenkorn är också vanligt i Nepal och
Tibet. Nyare forskning menar dock att himalaya(-korn) är ett urfinskt ord som snarare
syftar till det dova ljud som uppkommer när kornet tröskas. Man menar också att
nakenkornet snarare kan ha ett nordiskt ursprung.
Syftet med studien är att genetiskt jämföra olika sorter av naketkorn från Norden och
Himalaya för att analysera deras släktskap. Du kommer dels sekvensera den gen som
påverkar skallösheten, dels med neutrala markörer för att analysera släktskap. Du
kommer att stöta på följande metoder:
- Odling av försöksmaterial
- DNA-extraktion
- PCR
- Analys av råsekvensdata
- Analys av mikrosatellitmarkörer
Du kommer också att bidra till en ökad förståelse av vårt nordiska kulturarv av växter.
Projektet lämpar sig för att utföras av mer än en student.
