Ingen växt är viktigare för forskarna än det lilla ogräset backtrav.
Forskningens hjältar

Ogräs får forskning att blomma

2017-10-10

Som enskilda arter kan de vara ointressanta, rentav oönskade – vi vill inte ha bananflugor i fruktskålen, möss i förrådet eller backtrav i rabatten. Men i forskarvärlden ägnas de enorm uppmärksamhet och genererar ständigt nya betydande upptäckter. I Curies artikelserie om några av våra viktigaste modellorganismer är det nu dags att presentera ett ogräs.

Den lilla växten backtravs betydelse för människan är på en gång mycket marginell och helt enorm. I det vilda röner denna korsblommiga ört inte särskilt mycket uppskattning – den ser oansenlig ut, används inte till något och betraktas ofta som ett ogräs. Men i forskarvärlden är ingen växt viktigare. Backtrav, Arabidopsis thaliana, har blivit botanikens motsvarighet till medicinens labbmöss – den har de senaste decennierna varit den helt dominerande forskningsmodellen för forskare som vill förstå hur växter fungerar.

Den första som blommade i rymden

Backtrav förekom i experimentell forskning redan för drygt hundra år sedan, men det var först mot slutet av 1900-talet som den började etableras som en viktig modell. Intresset växte successivt under 1980-talet – bland annat blev backtrav den första växt att blomma och gå i frö i rymden, ombord på sovjetiska rymdstationen Saljut 7.

Ove Nilsson

– Det verkligt stora genombrottet för backtrav kom ungefär i övergången mellan 1980- och 1990-tal, minns Ove Nilsson, professor vid Umeå Plant Science Center, Sveriges Lantbruksuniversitet.

Sedan dess har backtrav varit den överlägset viktigaste modellen för forskning om grundläggande processer hos växter – allt från fotosyntes och ämnesomsättning till fortplantning och immunförsvar.

Att så mycket forskningsmedel satsas på ett ogräs har dock inte varit okontroversiellt, berättar han.

– I början fick forskningen om backtrav mycket kritik för att det var en växt som ingen egentligen var intresserad av. Men i mitten av 1990-talet lyckades en forskargrupp visa att en blomningsgen som upptäckts hos arabidopsis även kunde stimulera tobak att blomma. Jag tänkte att man borde prova i träd också – och vi fick faktiskt asp att blomma efter någon månad istället för efter tio eller femton år.

Därmed hade forskarna visat hur fynd i arabidopsis kunde användas i helt andra och kommersiellt mer intressanta arter, och det fick rätt stort genomslag.

– Jag tror att det var viktigt för acceptansen av backtrav som modellsystem.

Robust, livskraftig och tar liten plats

Backtrav har en rad egenskaper som gör den mycket lämplig som modell, berättar Ove Nilsson. I likhet med biologins andra viktiga modellorganismer, exempelvis mus, bananfluga, zebrafisk och jäst, är den robust och livskraftig, tar liten plats, har korta generationer och fortplantar sig lätt och rikligt. En annan stor fördel är att backtraven är självpollinerande.

– Det gör att man slipper hålla på med särskilda korsningsscheman för att få fram de homozygota exemplar (båda kromosomerna innehåller samma genvariant. /reds anmärkning) som man ofta är ute efter – de uppstår av sig själva.

Det är dessutom enkelt att genetiskt modifiera backtrav – bara att doppa plantan i en lösning – och dess genom är jämförelsevis litet och behändigt.

– Ungefär 125 miljoner baspar, vilket kan jämföras med människans tre miljarder eller granens tjugo miljarder, säger Ove Nilsson. Idag är genomets storlek inte lika viktigt, för tekniken har utvecklats så mycket, men på 1990-talet var det avgörande. Backtrav blev en av de första arterna, och den första växten, att få hela sitt genom sekvenserat, år 2000.

Stor fördel att den redan använts så länge

Numera är en stor fördel med arabidopsis just att den redan använts så länge. Kunskap har ackumulerats och infrastrukturer vuxit fram som underlättar forskningen. Ett exempel är de stora mutantkollektioner som byggts upp, där forskare enkelt kan beställa backtravsfrön med mutation i praktiskt taget vilken gen som helst.

Ändå håller backtravs betydelse i forskarvärlden på att minska, menar Ove Nilsson.

– Tack vare den revolutionerande utvecklingen inom genomik, kartläggningen av arvsmassor och nya gentekniska verktyg som CRISPR kan forskare idag i mycket större utsträckning välja modellart efter sina frågeställningar.

Och det finns en hel del växtbiologi som inte lämpar sig för backtrav, framhåller han.

– Vill du studera exempelvis hur perenner håller sig vid liv och växlar mellan tillväxt och vila, hur vedbildning går till eller hur växter producerar frukt bör du välja en annan modell. Men arabidopsis kommer säkert att fortsätta att vara viktig, bara inte så allenarådande som den varit under några decennier.

Nu gäller samverkan med mikroorganismerna

Hur ser då trenderna ut på området? Vilken är den hetaste backtravsforskningen just nu?

– Vi har haft en period då epigenetik har varit väldigt stort, men nu är nog samverkan med jordens mikroorganismer och hur det påverkar tillväxten det absolut hetaste området, säger Ove Nilsson. Hur växter känner av och reglerar temperatur har också blivit väldigt populärt.

Forskningsfrågornas koppling till mänsklighetens stora utmaningar är ofta tydlig, menar Ove Nilsson. Växtegenskaper som tillväxttakt, temperaturreglering, näringsupptag, motståndskraft mot torka och sjukdomar kommer att vara avgörande för människans förmåga att föda en växande global befolkning på en planet som blir allt varmare.

– Det har uppskattats att världens livsmedelsproduktion behöver öka med 50–100 procent på 30–40 år, säger Ove Nilsson. Det är en enorm uppgift för växtförädlingen, som redan haft stora framgångar, men jag tror att det finns mycket kvar att göra.

Den förädling som människan lyckats med hittills har huvudsakligen gjorts med mycket begränsad kunskap och primitiva metoder.

– Nu vet vi mer om biologin och har helt andra verktyg för att förändra grödorna på precis rätt sätt. Och mycket av den kunskapen har vi fått från backtrav.

Läs också den första artikeln i serien om forskningens hjältar: Flugan som gav Nobelpris – igen

Text: Anders Nilsson
Foto: Depositphotos