Mitä eroa "perinteisellä jalostamisella" on GM-jalostukseen

Kasveja jalostetaan perinteisesti ottamalla saman lajin kaksi lajiketta ja pölyttämällä toinen toisella. DNA:n sanelemat ominaisuudet sekoittuvat ja siemenistä kasvavilla kasveilla on vähän "äiti- ja isäkasvin" ominaisuuksia. Yleensä jalostuksella on jokin päämäärä, kuten esimerkiksi saada aikaan paremmin lakoontumista kestävä lajike. Tämä voidaan saada aikaan paksummalla ja lyhyemmällä korrella. Jalostajalla on esimerkiksi hyväsatoinen, mutta helposti lakoava ohra jalostettavana. Hänen täytyy etsiä haluttuja ominaisuuksia sisältävä lähisukulainen, joka ei välttämättä ole yhtä hyvänmakuinen tai hyväsatoinen lajike. Lajikkeet risteytetään ja jalostaja pyrkii löytämään mahdollisimman hyväsatoisen, mutta lyhyemmällä ja paksummalla korrella varustetun seuraavan sukupolven edustajan.

Jalostus on oikeasti hieman mutkikkaampaa takaisinristeytyksineen ja sukupolvien seuraamisineen, mutta tämä yksinkertaistus riittänee tähän tarkoitukseen.

Ohrassa on 26159 geeniä, joista vain hyvin pieni osa vaikuttaa näkyvästi ohran toimintaan. Perinteinen jalostaja ei siis voi tarkasti seurata mitkä geenit otetaan mukaan jatkojalostukseen tai viljelyyn. Mukana saattaa olla makuun tai muihin ominaisuuksiin heikentävästi vaikuttavia ominaisuuksia. Nuo ominaisuudet saattavat päästä jalostuksessa eteenpäin, mikäli niitä ei erikseen seurata tai kontrolloida. Havainnollistan geenien lukumäärää kuvalla. Tässä kuvassa on 162*162 pikseliä, yhteensä 26244 pikseliä, eli osapuilleen yksi pikseli kutakin ohran geeniä kohti. Alemmassa kuvassa näkyy kuinka tiheässä pikseleitä oikeastaan on. Blogger ilmeisesti parantaa kuvan laatua pyytämättä..
Gregor Mendel. Kuva Wikimedia.

Suurin osa geeneistä on samanlaisia tai ihan samoja erilaisten ohralajien välillä, mutta niistä löytyy hieman erilaisia versioita eli alleeleja. Toisin sanoen geenit toimittavat samaa tehtävää, mutta tuottavat hivenen erilaisen tuloksen. Opettaja voi pyytää kaikkia luokan oppilaita piirtämään hevosen, jolloin hän saa noin parikymmentä hevosta, joista yksikään ei ole ihan samanlainen toisten kanssa. Geeni on kuin tuo ohje hevosen piirtämiseksi ja eri lajikkeiden erilaiset alleelit tuottavat vähän eri näköisiä hevospiirustuksia. Eri lajikkeiden alleeleissa on aina jonkin verran pistemutaatioita tai isompia eroja, eivätkä kaikki ole helposti havaittavia muutoksia.

Tällaisen geeni- ja alleelimäärän vahtiminen jalostamisen yhteydessä on aivan liian suuri prosessi "perinteisin menetelmin" ja ei-toivottuja ja tahattomia ominaisuuksia siirtyy aina. Mitä tarkemmin siirtyneitä ominaisuuksia seurataan, sitä paremmin vain yksi ominaisuus saadaan siirrettyä ja alkuperäistä lajiketta parannettua.

Perinteiseen jalostamiseen kuuluu myös ns. mutaatiojalostus. Tämä perustuu satunnaisten mutaatioiden synnyttämiseen esimerkiksi säteilyttämällä tai käyttämällä DNA:ta sotkevia kemikaaleja. Kuten edellisestä blogauksesta muistetaan, siemeneen tehty mutaatio siirtyy koko siitä kasvavaan kasviin. Jalostaja voi siis laittaa ämpärillisen siemeniä reaktoriin tunniksi ja kylvää ne sen jälkeen. Säteily ei tietenkään jää siemeniin, eikä siemenistä tule radioaktiivisia. Kun kasvit kasvavat, ne toimivat omien geeniensä ohjaamina. Nyt osa kasveista saattaa olla lyhyempiä, osa pidempiä ja iso osa ei kasva ollenkaan. Jalostaja voi nyt poimia sattumanvaraisia mutaatioita geeneihinsä saaneista kasveista ne, joilla on eniten haluttuja ominaisuuksia. Jos halutaan lyhyttä ja vahvaa vartta tai isoja siemeniä, kerätään ne jatkojalostukseen. Taaskaan ei voida tietää mitä muita muutoksia on tapahtunut ja nyt poikkeamia alkuperäisestä on todennäköisesti paljon enemmän. Yleensä tuhoisat mutaatiot estävät kasvin kasvun ja hyödyllisiä mutaatioita on vain hyvin vähän.

Periaatteessa mutatoidun kasvin genomia voisi kuvata vaikka tällä kuvalla. Siinä on tapahtunut paljon pistemutaatioita, mutta perinteisessä jalostuksessa huomio kiinnitettäisiin vain kolmeen pikseliin.


Tällä tavalla jalostetuilla kasveilla ei ole pakollisia testejä tai hyväksyntöjä, vaikka niissä voi olla vaikka minkälaisia mutaatioita. Perinteinen kasvinjalostus käyttää nykyään molekyylibiologian keinoja jalostamisen onnistumisen tutkimisessa, vaikka tekniikkaa ei varsinaisessa jalostuksessa saakaan käyttää.

Miten GM-jalostus sitten toimii? Geenimuuntelun ideana on tietää etukäteen tarkka geeni tai useampia geenejä jotka halutaan muuttaa, sammuttaa tai saada aktiivisemmiksi. GM-tekniikka on täysin hyödytöntä, ellei oikeasti tiedetä mitä geeniä ollaan muuttamassa ja miten se muuttaa kasvia. Voidaan esimerkiksi verrata kahta lajiketta ja niiden genomeja toisiinsa ja päätellä näistä mikä geeni tai geenin aloituskohta (promoottori) olisi hyödyllistä siirtää jalostettavaan lajikkeeseen. Tekniikka on nykyisin hyvin tarkkaa ja yhden geenin yksi pieni osa voidaan vaihtaa toiseen. Ei siis välttämättä edes kokonaista pikseliä ylläolevasta kuvasta vaan sen yhden pikselin muodostavasta noin 300-800 emäsparista vain yksi tai muutama voidaan vaihtaa. Alla olevassa kuvassa on yksi pikseli vaihdettu punaiseen ja kaikki muu on koskematta.


GM-tekniikat mahdollistavat tietenkin myös uusien geenien siirtämisen kasviin, mutta kerron tästä lisää tulevissa blogauksissa. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on näyttää mistä GM-tekniikassa on ylipäätään kyse. Pelkkä geenimuuntelu sinällään ei tee mistään kasvista vaarallista, haitallista, myrkyllistä tai pelottavaa. GM-tekniikat ovat jalostusmenetelmiä, joilla kasveja voidaan parantaa nopeasti ja tarkasti.



Kommentit

Suositut tekstit