Rickard Johansson
Växter och svampar utbyter gener
När delar av världen svälter och matpriserna skjuter i höjden söker forskare nya vägar
att öka skördarna. Man försöker få växter att växa på torrare jordar, klara frost och
motstå växtgifter. Detta kan göras genom att man lånar andra arters gener och bygger
in dem i växten, så kallade transgener. De ekologiska och ekonomiska riskerna med
sådan genmodifiering är dock inte fullt utredda. Många forskare är rädda att dessa
lånade gener kan spridas vidare i naturen och ge oanade miljökonsekvenser.
I mitt examensarbete undersöker jag om gener kan spridas mellan arter, så kallad
horisontell genöverföring. Forskare misstänker att naturlig genöverföring mellan arter
kan ske om dessa är i nära fysiskt kontakt. Många växter är i symbios med svampar i
form av mykorrhiza där de har en mycket nära kontakt och ett utbyte av ämnen.
Därför fokuserar arbetet på om gener kan överföras mellan svampar och växter.
Ett sätt att se om en gen har överförts mellan vitt skilda arter är att undersöka genens
släktskap med andra arters gener. Om en gen hos en avlägsen art är mer lik den
undersökta genen än hos närbesläktade arter kan man misstänka att en genöverföring
har skett. I min metod undersöktes släktskapet mellan alla kända växt- och
svampgener på detta sätt. Eftersom det handlar om över 170 000 gener var
undersökningen till stor del automatiserad med datorprogram.
Bland de 170 000 undersökta generna hittades 11 gener som misstänks för
genöverföring mellan växter och svampar. Det verkar som om gener helt naturligt kan
spridas mellan högre arter. Om resultatet är riktigt kan det innebära stora
konsekvenser för användningen av genmodifierade grödor. Risken är att transgenerna
sprids vidare till andra arter och på så sätt ger dem nya egenskaper. Om den överförda
genen exempelvis ger motståndskraft mot växtgifter kan nya skadeväxter skapas som
orsakar stora problem för växtodling. Resultatet av min studie visar att försiktighet
krävs vid användande av genmodifiering och att mer forskning behövs om naturlig
genöverföring mellan arter.
Handledare: Björn Canbäck och Anders Tunlid
Examensarbete 30 hp i ekologisk mikrobiologi. Vt 2008
Ekologiska institutionen, Lunds universitet
Rickard Johansson
Screening for Horizontal Gene Transfer across kingdoms, the case of
green plants and fungi
Abstract
Gene transfer between species has long since been recognised as a potent evolutionary force
in prokaryotes and it is well documented. In eukaryotes however, the evolutionary relevance
of gene transfer between genomes remains unclear. There is little doubt that it has occurred,
gene transfer between the eukaryote nucleus and organelles have been shown. Between
species gene transfer (Horizontal Gene Transfer, HGT) have been shown, but appears to be
limited. There is growing interest in finding eukaryote HGTs, both because of their
evolutionary and taxonomic implications and because of the risks it implies regarding the
containment of transgenes in genetically modified organisms. It is also suspected that
different species involved in close symbiosis may be susceptible to gene transfer.
In this study, a large scale screening method was developed for finding genes transferred
between distantly related species. The method finds the anomalous phylogenetic distributions
caused by HGTs through the use of gene sequence homology searches and the building of
phylogenetic trees of selected candidates. Homologous genes are found using BLAST and
before the phylogenetic trees are built a screening is performed on the BLAST results to
identify a limited number of HGT candidates. The BLAST results of the selected candidates
are then manually identified as anomalies in the phylogenetic trees.
As a case study, a screening for HGTs between green plants and fungi is performed. Green
plants and fungi form very close and widespread symbiosis in the form of mycorrhiza and
lichens and are both industrial targets for genetic modification. The results suggest eleven
candidates for horizontal gene transfer between green plants and fungi.
Advisors: Björn Canbäck and Anders Tunlid
Degree project 30 credits in Microbial Ecology, Spring 2008
Department of Ecology, Lund University
