Blomstringstid i erter (Pisum sativum)

Abstract

I denne oppgaven har 39 typer erter (Pisum sativum) fra ulike deler av Europa og 8 kommersielle linjer blitt dyrket for å studere faktorer som kan påvirke blomstringstiden. Påvirkninger av blomstringstiden er av stor interesse for både biologer og bønder, da denne egenskapen synkroniserer reproduksjonsfasen etter miljøet ertene dyrkes i. For å undersøke om ertene viste tilpassning av blomstringstid etter deres geografiske opphavssted, ble det utført korrelasjonsanalyse der både breddegrad og dyrkningssoner ble brukt som klimatiske variabler. Det viste seg at breddegrad ikke korrelerte med blomstringstiden, noe som kan komme av at breddegrad ikke er et direkte mål på temperatur og fuktighet. Derimot var det en sammenheng mellom dyrkningssoner og blomstringstid for de svenske ertene der erter fra kaldere områder blomstret fortere enn de fra varmerere strøk.

De senere årene har genteknologien gjort det mulig å sekvensere blomstringsgenene og forskning på deres funksjon og de molekylære signalveiene har fått mye oppmerksomhet. I denne oppgaven ble to viktige blomstrings gener; ”Late flowering” (Lf) og ”High Response” (Hr) sekvensert for å finne polymorphismer som kunne knyttes til variasjon i blomstringstiden eller geografisk distribusjon. I tillegg ble genekspresjon av Lf undersøkt i et utvalg erter. Lite variasjon i genenene gjorde at ertene ikke kunne knyttes til ulike geografiske områder. I exon 4 av Lf ble en nukleotid substitusjon funnet i to ulike erter og sammenligning av blomstringstid mellom disse og resten viste at de hadde signifikant lengere blomstringstid. Men dette resultatet kan være tilfeldig og konklusjon må derfor trekkes med forsiktighet. Ekspresjonsanalysen viste sterk sammenheng mellom mengde Lf mRNA og blomstringstid. På grunnlag av disse resultatene og lignende forskning av Foucher et al. (2003) antydes det at variasjon i Lf ekspressjon reguleres fra DNA sekvenser som ligger oppstrøms eller nedstrøms fra genet. I Hr genet ble det funnet to alleler, den dominante Hr og den ressesive hr som gir et avkortet mRNA. Blomstringstiden var signifikant kortere for erter med hr allelet.

Flowering time in P. sativum has been studied since Mendels time in the 19th century, but remains very much studied today because of its effect on plant fitness. In this project, two major flowering genes, Late flowering (Lf) and High response (Hr) were studied to search for polymorphisms that could explain the variation in flowering time in pea. Accessions from different parts of Europe were cultivated and their flowering time recorded. To investigate if flowering time shows adaption to the environment, both latitude and Hardiness zones were used as ecological variables to explain variation in flowering time. In addition, genetic similarity between peas from the same geographical regions was investigated by constructing polygenetic trees.

Sequencing revealed that there was little variation in the Lf gene, though, one nucleotide substitution in exon 4 was present in two accessions and their flowering time was significantly later than the majority of pea accessions used in this study. In the Hr gene 20 of the 47 accessions had the hr allele and their flowering time that was significant earlier than the accessions with the Hr allele. Due to low nucleotide diversity in both Lf and Hr, it was difficult to make up any geographical clustering within these genes. Expression analysis of Lf showed a strong correlation with flowering time, confirming the influence Lf has on flowering time. However, no polymorphisms in these accessions correlated with the Lf expression, suggesting that regulation of the gene expression rather than differences in the protein coding gene controls flowering time.