Mendel-genetiikka valloittaa jälleen...

Jalostus palaa juurilleen

Kasvin jonkin ominaisuuden vaihteluun populaatiossa vaikuttaa yleensä voimakkaasti vain muutama geeni. Tällaisia geenejä kutsutaan suurivaikutteisiksi eli majorgeeneiksi, ja niiden periytymistä tutkittaessa voidaan soveltaa suoraan apotti Gregor Mendelin 1800-luvun puolivälissä löytämiä, yksinkertaisia genetiikan peruslakeja.

Tämän lisäksi ominaisuuden vaihteluun populaatiossa vaikuttavat lähes aina myös geneettiset erot yksilöiden välillä suuressa joukossa muita geenejä, joista kunkin vaikutus kyseisen ominaisuuden arvoon on vähäisempi. Tällaisia pienivaikutteisia geenejä kutsutaan nimikkeellä QTL (Quantitative Trait Loci). Niiden pieniä perinnöllisiä vaikutuksia ei voida riittävästi hallita perinteisen Mendel-genetiikan keinoin, vaan siihen tarkoitukseen on jalostuksen teoriassa jo 1920-30-luvulta lähtien kehitetty tilastollisia, kvantitatiivisen genetiikan apuvälineitä.

Monesti on käytännön jalostustyön vuosisatoina jo ehditty hyödyntää kasvinjalostusaineistoissa esiintyvät tärkeimmät suurivaikutteiset geenit, eikä niistä ole uusia, edullisempia geenimuotoja (alleeleita) enää helposti löydettävissä viljelykasvin jalostusaineistoista tai geenipankkien kokoelmista. Jalostustyössä yritetään siksi kokoilla lukuisia pienivaikutteisia geenejä monista eri kasvilinjoista risteytysten avulla samaan kasvilajikkeeseen. Edistyminen jalostuksessa on tällöin kuitenkin yleensä työlästä, kovin hidasta ja epävarmaa.

Uuden geenitiedon ja -osaamisen myötä suurivaikutteiset geenit, varmempi edistyminen ja koeteltu Mendel-genetiikka tekevät voittoisaa paluuta kasvinjalostukseen.

Yksi geeni kasvattaa riisin jyväkokoa merkittävästi

Kun kasvien geenejä aletaan oppia tuntemaan, niiden toimintaa voidaan nykyisin geenimuuntelun avulla hienosäätää ihmisen kannalta edulliseksi. Kasvin haittageenien toimintaa voidaan heikentää ja hyödyllisten geenien toimintaa taas voimistaa.

Tuhansien vuosien perinnejalostuksen kuluessa olemme tietämättämme kehittäneet jyvän täyttymiseen vaikuttavan geenin säätelyä sellaiseksi, että geeni (GIF1) toimii viljelyriisissä vain kehittyvän jyvän lähiympäristössä (eikä koko kasvissa, kuten villiriisissä). Siksi viljelyriisin jyvät ovat paljon suurempia kuin villiriisissä.

Enää ei riisin geenivarannoista ole kuitenkaan löytynyt tästä geenistä valmiina sellaista uutta geenimuotoa (tai geenitoiminnan säätelyn parannusta), joka auttaisi edistymään riisin jyväkoon ja satoisuuden parantamisessa olennaisesti. Sitä vastoin perinnöllisyystieteen uusin keinoin voidaan kasvin omien geenien toimintaa nykyisin hienosäätää - siihen on jalostajilla käytettävissä jo monia tarkkoja geenimuuntelun menetelmiä.

Näin jyvän täyttymistä parannettiin riisillä:

  • Wang ym. (2008), Nature Genetics online, doi: 10.1038/ng.220 In English:
  • Uutinen Tiede-lehden verkkosivulla