Hvilke planter skal modstå tørke

Alle livsformer skal tilpasse sig det miljø, de lever i. Et opvarmende klima kan føre til hyppigere tørke. Dette kan påvirke Jordens biologiske mangfoldighed.

Klimaet påvirker også landbruget og alle de planter, vi er afhængige af til mad.

At vide mere om, hvordan planter tilpasser sig tørke, er derfor vigtigt for landbruget – og os andre. Forskere er på sagen på NTNU og andre institutioner. Resultaterne kan hjælpe os med at dyrke planter, der er bedre i stand til at modstå tørke.

To faktorer påvirker tilpasningen

"To nøglefaktorer påvirker planters evne til at modstå tørkestress," siger Thorsten Hamann, professor ved NTNU's Biologisk Institut.

Stive cellevægge, der omgiver plantecellerne, giver dem strukturel støtte og reducerer vandtab, når planterne udsættes for tørke. Den anden faktor er abscisinsyre, et hormon, der regulerer tørketilpasning i alle landplanter.

"Selvom plantecellevægge og abscisinsyre er essentielle for plantelivet, ved vi meget lidt om de processer, der aktiverer abscisinsyreproduktion og regulerer cellevægsstivhed," siger Hamann.

Men planeten ser ud til at ændre sig, og det er vigtigt at komme foran kurven med stigende temperaturer.

Anvendt ny teknologi

Hamann er i øjeblikket på et forskningsophold ved UCLA i Californien. Hans forskergruppe undersøgte to modelplanter, karse (Arabidopsis thaliana) og almindelige haveærter (Pisum sativum).

Modelplanter er plantearter, der af forskellige årsager er almindeligt anvendte i forsøg og derfor kan give sammenlignelige resultater mellem forskellige forskningsprojekter. En anden vigtig grund til deres brug er, at cellerne i modelplanter gennemgår en fuld livscyklus på kun ni uger, hvilket muliggør en hurtig omstilling for at gennemføre eksperimenter med dem.

Forskerne tilpassede Brillouin-spektroskopi til deres eksperimenter, en mikroskopiteknik, der almindeligvis anvendes i materialeteknologi, men som de var i stand til at tilpasse til deres formål.

"Vi brugte denne teknik til at undersøge de små udsving inde i plantecellerne, der påvirker cellevæggens stivhed og de processer, der regulerer den," siger Hamann.

Forskergruppen nåede også frem til resultater, der er overraskende nok til at være blevet offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ) Journal.

Kunne være gode nyheder for landbruget

"Vi har identificeret en molekylær komponent, som er nødvendig for at modulere ikke kun cellevægsstivhed, men også abscisinsyreproduktion," siger Hamann.

Denne molekylære komponent kaldes THE1 eller Theseus1. Oprindeligt blev den fundet i thalekarsen, en af ​​de arter, som forskergruppen også denne gang undersøgte.

De nåede frem til endnu mere interessante resultater ved at kombinere adskillige resultater fra undersøgelser af cellebiologi og de kemiske processer bag plantemetabolisme.

"Vi fandt ud af, at intakte cellevægge er absolut nødvendige for at producere abscisinsyre i de planter, vi undersøgte," siger Hamann.

Uden hele cellevægge fungerer planternes evne til at tilpasse sig ikke. Dette er vigtigt at vide.

"Disse resultater giver ny mekanistisk indsigt i processer, der er ansvarlige for plantetilpasning til et skiftende miljø og tørke," siger Hamann.

De kunne også være gode nyheder for landbruget, hvis de kan hjælpe os med at dyrke planter, der bedre kan modstå tørke.

At øge vores viden "gør os i stand til bedre at forbedre afgrødeudbyttet ved hjælp af videnbaserede tilgange," siger Hamann.