Traditionell och modern mutationsförädling

En förutsättning för växtförädling är att det finns genetisk variation i växtmaterialet, det vill säga att olika växtindivider har olika alleler och därmed olika egenskaper. En potatissort kan till exempel vara resistent mot en svampsjukdom, en annan potatissort saknar den egenskapen, men bär på en variant av en gen som gör att den klarar av ett visst virus.

Traditionell mutationsförädling

Mutationer skapar genetisk variation. De kan uppstå spontant, men de är inte ofta det leder till egenskaper av intresse för oss människor. Under 1920-talet upptäckte forskare att den genetiska variationen i ett förädlingsmaterial kunde mångfaldigas om det utsattes för strålning. På 1940-talet började även mutagena ämnen att användas för att öka den genetiska variationen.  Mutationsförädling där strålning eller mutagena ämnen används var särskilt populärt under 1950- och 1960-talet, inte minst i Sverige.

Under 1980-talet började intresset för mutationsförädling att avta, men vid milleniumskiftet introducerades en ny metod, TILLING, och i och med det ökade intresset igen. De traditionella mutagenesmetoderna är som ett skott i mörkret. De leder till slumpmässiga mutationer över hela växtens genom och tidigare var man tvungen att vänta till dess plantorna växt upp för att avgöra vilka växtmutanter som bar på intressanta egenskaper. TILLING-metoden innebär att man med hjälp av DNA-analyser på ett tidigt stadium kan välja ut intressanta mutanter. Därmed snabbades processen upp avsevärt. Idag är det oftast det mutagena ämnet etylmetansulfonat (EMS) som används kombinerat med TILLING.

Modern mutationsförädling

Genomredigering kan användas för att via riktade mutationer ge växten en ny egenskap. Det är ett sätt att med precision finjustera enstaka egenskaper i en i övrigt bra växtsort. Genomredigering kallas också genredigering eller geneditering och de verktyg som används kallas populärt för gensaxar.

Illustration av hur CRISPR/Cas9 fungerar. Illustration och copyright: Gunilla Elam.
Med hjälp av gensaxen CRISPR/Cas9 kan man göra riktade mutationer. Illustration och copyright: Gunilla Elam.

De första verktyg som användes var zinkfingernukleaser och meganukleaser. De började utvecklas under 1990-talet. Under 2009 började TALEN-tekniken användas och under 2013 fick CRISPR/Cas9 sitt stora genomslag i forskarvärlden. Utvecklingen av CRISPR/Cas9 till en gensax belönades 2020 med nobelpriset i kemi. Alla dessa tekniker bygger på nukleaser som klipper itu DNA-spiralen. Det upptäcker cellens reparationssystem och lagar skadan. Men lagningen blir inte exakt några få baspar kan försvinna eller läggas till och det uppstår en mutation. Idag när genomet hos många växter sekvensbestämts kan man på förhand välja ut den plats i genomet där nukleaset ska klippa itu DNA-spiralen. Därmed kan man på förhand välja var i genomet mutationen ska ske så att till exempel proteinproduktionen från en viss gen hämmas och grödan får en ny egenskap. Men utvecklingen av nya tekniker stannar inte där. Under 2016 utvecklades en ny teknik som kallas basredigering. Med basredigering kan ett baspar bland alla de miljarder baspar som bygger upp genomet bytas ut utan att DNA-spiralen klipps itu. Tre år senare, 2019, var det dags för en förfinad version av basredigering som kallas prime-redigering.

Vad säger lagstiftningen?

Grödor som förädlats via strålning eller att växtmaterial utsatts för mutagena ämnen är genetiskt modifierade organismer enligt EU:s lagstiftning, men undantas reglering. De behandlas alltså på samma sätt som grödor som förädlats via till exempel korsning. Om en gensax används regleras grödan som en genetiskt modifierad organism, även om inget nytt DNA integrerats i grödans genom. Det är vad som gäller inom EU, medan man i många andra länder valt att inte reglera genomredigerade grödor på samma sätt som en klassiskt genetiskt modifierad gröda.

Illustration som visar skillnaderna mellan klassik GMO, riktade mutationer med en gensax och mutagenes med hjälp av strålning eller mutationsframkallande ämnen. Illustration och copyright: Gunilla Elam.
Inom EU regleras en gröda där en riktad mutation gett grödan en ny egenskap på samma sätt som en klassisk GMO. Används strålning eller kemikalier och mutationerna blir många och slumpmässiga regleras inte grödan. Illustration och copyright: Gunilla Elam.