Planteforsvar efter iron-maiden princippet

Calciumphosphat er en typisk bestanddel af tænder og knogler. Det er for nylig blevet vist, at planter af stennældefamilien også bruger dette meget hårde mineral i deres "tænder" til at forsvare sig mod deres dyrefjender. Botanikere fra Bonn Universitet har nu påvist, at calciumphosphat er meget mere udbredt i planter end tidligere antaget. Selv thalkarse (Arabidopsis thaliana) bruger trikomer hærdet med en inkrustation af dette biomineral til at forsvare sig mod fjender som bladlus. Resultaterne er nu først offentliggjort online i det videnskabelige tidsskrift " Planta ". Den trykte version udkommer i januar.

I landbruget betragtes uspektakulær thalkarse (Arabidopsis thaliana) simpelthen som et ukrudt. I videnskaben, imidlertid, planten har i årtier været modelorganismen i studier af genetik, molekylærbiologi og fysiologi. "Det er bestemt den mest velundersøgte plante af alle", siger prof. dr. Maximilian Weigend fra Nees-Institut for Plant Biodiversity ved Bonn Universitet. "Jo mere overraskende, at calciumphosphat i spidserne af trichomer af Arabidopsis først blev opdaget nu." Holdet omkring prof. Weigend identificerede det hårde stof ved hjælp af elektronmikroskopet og Raman-spektroskopi.

Det faktum, at "tænder" ikke er begrænset til dyr, men findes også i planter, var tidligere blevet demonstreret af Bonn-botanikerne med hjælp fra Hans-Jürgen Ensikat i stennældefamilien (Losaceae). Efterfølgende videnskabsmændene udvidede deres undersøgelser til forskellige andre planteordener. De kunne påvise tilstedeværelsen af ​​calciumphosphat biomineralisering i flere snesevis plantearter, f.eks., ordrerne Rosales, Boraginales og Brassicales - thalkarse hører til sidstnævnte.

Vildledende bløde hår er skarpe våben

"Det har længe været kendt, at mange planter bruger glaslignende silica eller calciumcarbonat til at stivne deres trikomer", rapporterer Adeel Mustafa fra Weigend-arbejdsgruppen. "Det overraskende var, at meget hård calciumphosphat også bruges af en lang række arter og endnu er blevet overset fuldstændig indtil for nylig." Imidlertid, Thalkarse mangler spektakulære rygsøjler eller brændende hår som brændenælder - der bruger dem til at forsvare sig mod at kigge på pattedyr som køer. Hos Arabidopsis er trikomerne små og forholdsvis bløde - kun de bittesmå spidser er belagt med det særligt hårde stof calciumphosphat. "Biomineralet er tilsyneladende deponeret på netop det sted, hvor maksimal mekanisk stabilitet er påkrævet", forklarer Weigend.

Mikroskopisk billede viser spiddede bladlus

Thalkarse bruger sine hår til at forsvare sig mest mod små insekter som bladlus. Mikroskopiske billeder viser, hvordan de mineraliserede trichomer repræsenterer en uovervindelig hindring. Som en jernjomfru, det middelalderlige torturinstrument, de særligt hærdede hår spidder bladlusene. "Vi har at gøre med et forsvarsvåben i mikroskala, afskrækker mange typer insekter fra at beskadige disse planter", siger Weigend.

"På en eller anden måde er det overraskende, at ikke alle planter bruger calciumphosphat til strukturel biomineralisering, " konkluderer Mustafa. Calcium og fosfat er næsten universelt til stede i planter i form af andre kemiske forbindelser, men brugen som biomineral er ikke universel. Silica og calciumphosphat er langt bedre end calciumcarbonat - det mest almindelige biomineral generelt - på grund af deres meget højere hårdhed. Evnen til at hærde hår med calciumphosphat ser ud til at have et genetisk grundlag. Weigend skitserer mulige fremtidige søgeemner:"At optrevle det genetiske grundlag for produktionen af ​​disse forsvarsvåben ville være det næste logiske skridt. Dette ville gøre os i stand til at bruge disse selvforsvarende planter som modeller til at avle mere insektresistente afgrøder."