Den första genetiskt modifierade växten kom 1983

Redan 1972 presenterades det första genmodifierade viruset. Det följdes 1973 av den första genmodifierade organismen. Det var E. coli-bakterier som modifierats. Därefter följde modifieringar av möss. 1974 och 1980 presenterade de första försöken med genmodifierade möss. Under 1980-talet utvecklades teknikerna för att genmodifiera möss. I maj 1983 kom den första vetenskapliga artikeln som beskrev hur man kan genetiskt modifiera en växt. Samma år publicerades ytterligare artiklar som visade att det var möjligt.

Agrobacterium orsakar krongallsjuka hos växter genom att genmodifiera dem

Historien började för över 100 år sedan då växtpatologerna Erwin Smith och Charles Townsend fann att det är en bakterie (Agrobacterium tumefaciens, som numer heter Rhizobium radiobacter) som orsakar krongallsjuka. Krongallsjuka yttrar sig som tumörartade utväxter på vissa växtarter.

Jordbakterien Agrobacterium kan infektera en växt och orsakar då krongallsjuka. Copyright Gunilla Elam

I slutet av 1940-talet visade forskaren Armin Braun att krongallen fortsätter att växa även om bakterierna tagits bort. Han föreslog att det var DNA som inducerade tumörtillväxten.

Senare visade franska forskare att krongallvävnaden innehåller ovanliga ämnen (opiner) som normalt inte finns i växter. De visade också att vilken typ av opin det rör sig om beror på vilken stam av bakterien som orsakat krongallsjukan och inte på vilken växtart som infekterats.

1974 rapporterade belgiska forskare att de stammar av Agrobacterium (ett av forskarnas smeknamn på Agrobacterium tumefaciens) som orsakade krongallsjukan innehåller en stor plasmid (cirkulärt DNA) och att de bakterier som inte har förmågan att infektera växter saknar denna plasmid. Mellan 1974 och 1975 visade den belgiska forskargruppen och forskare från USA att det verkligen var plasmiden som orsakade tumörtillväxten. Den fick namnet Ti-plasmid (Tumör-Inducerande plasmid).

Agrobacterium genmodifiera växten för att skaffa sig ett eget skafferi

Några år senare visade forskare att bakterien för över en bit av Ti-plasmiden (T-DNA) till växten. Detta T-DNA sätts in i växtens arvsmassa. Det DNA bakterien modifierar växten med innehåller dels gener för växthormoner som resulterar i tumörtillväxt, dels gener för produktion av opiner. Opiner ger nämligen näring till bakterierna. Man kan säga att bakterierna genom att genmodifiera växten skaffat sig ett eget skafferi.

Agrobacterium naturens egen genmodifierare

Därefter var steget inte långt till att forskare kunde byta ut bakteriens T-DNA mot en gen av intresse och låta Agrobacterium föra över genen till en växt. Sedan dess har andra tekniker för att modifiera växter utvecklats, men forskare använder fortfarande naturens egen genmodifierare.

En backtravs-planta med knoppar doppas i en Agrobacterium-lösning. Knoppdopp är en metod för att genmodifiera backtravs-plantor. Foto: Stefan Jansson, Umeå universitet.

Referenser

Brinster, R. L., Chen, H. Y., Trumbauer, M. , Senear, A. W., Warren, R. & Palmiter, R. D. (1981). Somatic expression of herpes thymidine kinase in mice following injection of a fusion gene into eggs. Cell, 27:223–231.
Cohen, S. N., Chang, A. C. Y.,Boyer, H. W., & Helling, R. B. (1973). Construction of biologically functional bacterial plasmids in vitro. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 70:3240-3244.
Costantini, F., & Lacy, E. (1981). Introduction of a rabbit beta-globin gene intro the mouse germ line. Nature, 294:92–94.
Fraley, R. T., Rogers, S. G., Horsch, R. B., Sanders, P. R., Flick, J. S., Adams, S. P., Bittner, M. L., Brand, L. A., Fink, C. L., Fry, J. S., Galluppi, G. R., Goldberg, S. B., Hoffmann, N. L., & Woo, S. C. (1983). Expression of bacterial genes in plant cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 80:4803–4807.
Gordon, J. W. & Ruddle, F. H. (1981). Integration and stable germ line transmission of genes injected into mouse pronuclei. Science, 214:1244–1246.
Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A., & Ruddle, F. H. (1980). Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 77:7380–7384.
Grunewald, W., Bury, J., & Inzé, D. (2013). Thirty years of transgenic plants. Nature, 497:40.
Hanahan, D., Wagner, E. F. & Palmiter, R. D. (2007). The origins of oncomice: A history of the first transgenic mice genetically engineered to develop cancer. Genes and Development, 21:2258–2270.
Herrera-Estrella, L., Depicker, A., van Montagu, M., & Schell, J. (1983). Expression of chimaeric genes transferred into plant cells using a Ti-plasmid-derived vector. Nature, 303:209–213.
Jackson, D. A., Symons, R. H., & Berg, P. (1972). Biochemical method for inserting new genetic information into DNA of Simian Virus 40: Circular SV40 DNA molecules containing lambda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 69:2904-2909.
Jaenisch, R., & Mintz, B. (1974). Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 71:1250-1254.
Wagner, E. F., Stewart, T. A. & Mintz, B. (1981). The human beta-globin gene and a functional viral thymidine kinase gene in developing mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 78:5016–5020.