Plantevækststimulering med høj CO2 afhænger af fosforhomeostase i kloroplaster

Mens øgede kuldioxidniveauer i atmosfæren fremmer plantevækst, reducerer de også planternes ernæringsmæssige værdi, hvilket kan have en større indflydelse på ernæring og fødevaresikkerhed på verdensplan. Forskere ved Michigan State University opdagede en ny måde, hvorpå planter tilpasser sig det skiftende klima - information, der kan bruges til at hjælpe planter med at vokse sig stærke og samtidig bevare deres næringsværdi.

Fosfor bruges som gødning og er afgørende for plantevækst, men den verdensomspændende reserve af fosfor er begrænset.

"Vi kan ikke syntetisere [phosphor], ligesom vi kan nitrogengødning," sagde Hatem Rouached, en assisterende professor ved College of Agriculture and Natural Resources. "Vi er nødt til at udvikle en bedre forståelse af, hvordan planter regulerer fosfor for at overleve."

Rouached og hans team observerede, at når planter blev udsat for forhøjede niveauer af kuldioxid, faldt fosforniveauerne i planternes skud og blade.

"Vi ville gerne vide, hvorfor planterne ikke optog mere fosfor," sagde Rouached. "Og for at se, om faldet i fosforniveauer er en defekt eller adaptiv reaktion, og om der var en måde at ændre det på for at sikre, at planterne vokser og også giver nærende mad."

Rouached og hans team gravede dybt på subcellulært niveau og fandt ud af, at planterne undgik at overbelaste deres kloroplaster med fosfor som en adaptiv reaktion på øgede kuldioxidniveauer. Kloroplaster er det sted, hvor fotosyntesen finder sted, hvor klorofyl i nærvær af sollys producerer føde for en plante at vokse. Fosfor er også en væsentlig del af fotosyntesen og skaber energi til celler.

"Det, der var virkelig vigtigt i vores opdagelse, er, at når vi forsøger at tvinge planten til at putte en masse fosfor i kloroplasten, lykkedes det ikke planten med at vokse," sagde Rouached. "Vi opdagede, at stigningen i fytinsyreniveauer skal kontrolleres nøje i planterne for at tillade planterne at vokse under forhøjet kuldioxid."

Forskerne fandt ud af, at planterne ikke vokser, efter at fytinsyreniveauerne passerer en vis tærskel.

"Dette papir er det første, der viser, at der er et presserende behov for diskussion af, hvordan vi kan beskytte planters fejlernæring mod stigningen i kuldioxid på verdensplan," sagde Rouached.

Forskningen blev offentliggjort den 7. september i Current Biology . + Udforsk yderligere

Ny forståelse af plantenæringsstofrespons kan forbedre gødningshåndteringsstrategier