De söker historien i frönas DNA

Fröna i glasburkarna är döda, men de har en historia att berätta. Tack vare att DNA skyddats av skal och cellväggar kan forskare nu visa en helt ny bild av kulturväxternas evolution, historia och spridning.

För bara 150 år sedan odlade nordiska bönder oförädlade lantsorter på sina åkerlappar. De tog utsäde av sin egen skörd eller bytte med granngården.

Vad de gjorde, halvt omedvetet, var en enkel form av växtförädling där det utsäde som gav de bästa skördarna i det rådande klimatet favoriserades och fördes vidare, även till grannländerna.

– Det var latituderna som styrde spridningen, inte nationsgränserna, säger Nils Forsberg, doktorand i forskargruppen ”Historiska frön” vid Linköpings universitet.

Han är genetiker och är snart färdig med sin avhandling om kornodlingens historia som den avspeglas i DNA från ett och ett halvt sekel gamla frön hämtade från unika samlingar i Sverige, Norge och Finland. De storskaliga analyserna har genomförts med hjälp av det skotska James Hutton-institutet.

Den svenska samlingen består av 4 000 specialgjorda glasburkar med tusentals frön i varje, korn, havre, vete och råg. Den förvarades först i Lantbruksakademiens museum i Frescati i Stockholm, numera på Nordiska museet.

– Det var en slump att de blev bevarade, säger Matti Leino, agronom och docent i genetik och växtförädling som delar sin tid mellan Linköpings universitet och Nordiska museet.

Frösamlingen som i decennier betraktats som en hyllvärmare utan större värde har med DNA-teknikens genombrott blivit en guldgruva för forskningen. Sädesslagens historia ger nu intressanta inblickar i äldre tiders jordbruk och handel men kan också få betydelse för nutida växtförädling. Efter en studie på vete, där docent Jenny Hagenblad kunde visa att näringsinnehållet kan förbättras med hjälp av en gen från gamla nordiska sorter, har turen kommit till korn. Den studien som gav helt nya insikter i hur lantsorterna spreds geografiskt publicerades hösten 2014.

Korn var i hundratals år världens viktigaste sädesslag. Tack vare sin anpassningsförmåga till extrema klimat och magra jordar har det odlats runt hela klotet utom i tropikerna och använts till att baka bröd, koka gröt och brygga öl.

I Nordnorge har korn odlats norr om den 70:e breddgraden. Forskarnas genetiska analyser visar att de sorterna är nästan desamma som odlades på andra sidan fjällen i finska och svenska Tornedalen. Slutsatsen är att utsädet spreds över gränserna, utanför de protektionistiska statsmakternas kontroll.

– Det mest slående var att korn från samma breddgrad i Sverige, Norge och Finland är mycket mer lika än korn från olika breddgrader inom Sverige, säger Jenny Hagenblad.

Korn och vete har båda sitt ursprung för runt 10 000 år sedan i Tvåflodslandet, mellan Eufrat och Tigris i nuvarande Irak. De första rågodlarna fanns i Anatolien. Havre som är det yngsta av våra sädesslag odlades först i Medelhavsområdet. I nästa projekt ska fröforskarna granska havrens historia i Sverige. Frön från sent 1800-tal ska jämföras genetiskt med moderna sorter. Vilka gener har gett den bästa avkastningen? Vilka av de variabla generna i äldre sorter har gått förlorade?

Forskarna vill också försöka spränga gränserna och undersöka om det går att få fram information ur arkeologiskt material, frön – dessvärre oftast brända – som hittats vid utgrävningar av gamla boplatser. Vid en utgrävning av ett 1600-talsbryggeri i Göteborg hittades en trätunna fylld med grisspillning.

DNA-forskare i skyddsdräkt– I svinskiten fanns rester av frön som vi tog med till våra samarbetspartner på universitetet i Warwick. Där lyckades vi extrahera DNA som vi kunde konstatera kom från korn, säger Nils Forsberg.

Jenny Hagenblad hoppas kunna göra samma analyser på arkeologiskt material som på intakta frön.

– Men det är en svår uppgift eftersom DNA skadas av förbränning eller kemisk nedbrytning.

Forskare som jämför genomet mellan neanderthalare och moderna människor har det betydligt lättare, förklarar hon. Cellerna med sitt innehåll av DNA ligger skyddade i fossilt ben samtidigt som djurens genom är mindre än växternas och till stora delar utforskat.

Matti Leino drar en liknelse med ett pussel:

– När du ska pussla ihop bitarna i till exempel vetegenomet så har du en väldig massa blå himmel, bitar som du inte ser någon skillnad mellan.

Om de lyckas trotsa svårigheterna i sina grundläggande studier öppnar sig svindlande frågeställningar. Genetiska analyser av många hundra år gamla frön skulle till exempel kunna visa hur grödorna har anpassats till kända klimatförändringar – värdefull kunskap för att möta framtida utmaningar.

Bild 2: 150-åriga kornfrön från Arjeplog
Bild 3: Nils Forsberg gör DNA-analyser i skyddsdräkt

Åke Hjelm 2014-11-14

Relaterade länkar

Artikel i Nature Heredity: Farmers without borders — genetic structuring in century old barley (Hordeum vulgare)   http://www.nature.com/hdy/journal/v114/n2/full/hdy201483a.html

Nordiska vetesorter kan ge nyttigare bröd (LiU)   http://www.liu.se/forskning/forskningsnyheter/1.355941?l=sv

Kulturväxternas historia (Nordiska museet)    http://www.nordiskamuseet.se/samlingar/forskning/pagaende-forskning/kulturvaxternas-historia