Plantehormoner og selvlysende frøæg løser mysterium om plantevækst

Af Johanne Uhrenholt Kusnitzoff

Hvordan kan man sørge for, at vi kan producere nok mad til en voksende befolkning? Forskerne er måske kommet en lille smule tættere på svaret med en nyligt udgivet artikel. Fem af dem er fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet, og lektor og projektkoordinator Hussam Hassan Nour-Eldin forklarer, at resultaterne er første skridt på en længere rejse mod at kunne skabe mere produktive afgrøder. Opdagelsen drejer sig om et stof ved navn ’gibberillinsyre’.

”Gibberillinsyre er et plantehormon, der bl.a. står for at regulere plantens vækst, spiring, frøsætning og frugtstørrelse ved at styre plantecellernes størrelse. Det er et hormon, man har kendt til i mange år, og man har længe vidst, at det sendes rundt i planten som et slags vækstkoordinerende start- og stopsignal. Vi har nu fundet ud af, hvilket protein der er ansvarligt for denne transport. Det har været et mysterium indtil nu,” forklarer han og uddyber, hvorfor netop dette er afgørende: 

”I det helt store billede drømmer vi om, at vores arbejde kan være med til at starte en Grøn Revolution nr. 2 ved at få afgrøderne til at bruge mere energi på at producere f.eks. korn i stedet for på at vokse sig høje. Vi bliver jo flere mennesker på jorden, og vi skal også have mad nok i fremtiden. Derfor er det vigtigt at kende de forskellige styresystemer i planterne, især de hormoner og transportproteiner, som står for at styre væksten og frøsætningen.”

De selvlysende frøæg
Et vigtigt skridt i den retning er at forstå gibberillinsyrens måde at regulere planters vækst på, fortæller Hussam Hassan Nour-Eldin. For at opnå det var gruppen nødt til at udvikle en ny metode, og post doc Morten Jørgensen, der har stået i spidsen for arbejdet, fortælle,r at det muligvis er noget af det mest fascinerende ved projektet:

”Problemet er, at det er svært at følge hormonernes vej gennem plantecellerne, for de processer, som hormonerne er en del af, sker typisk meget hurtigt og nogle ret uforudsigeligt. Derfor gjorde vores samarbejdspartnere gibberilinmolekylerne selvlysende og brugte det til at finde de transportproteiner, som er involverede i mobiliteten af gibberellinsyre. Denne opdagelse udgjorde et stort gennembrud og vi kunne efterfølgende vise, at det ikke forstyrrede selve transportsystemets virkning.”

Morten Jørgensen uddyber, at det var vigtigt at dokumentere, at hormonerne stadig kunne binde sig til transportmolekylerne og komme ind i cellen, som de normalt ville, da resultaterne ellers ville blive påvirket af modificeringen. Men det lykkedes ved hjælp af en måske lige så interessant metode.

”I stedet for planteceller bruger vi æg fra frøer til at teste det selvlysende plantehormon og dets transport. Nærmere bestemt æg fra en frø ved navn Xenopus laevis eller sporefrø. Frøæggene er utroligt nok rigtigt gode til at lave transportproteiner fra planter og fungerer samtidig som rene, uforstyrrede modelsystemer at studere plantetransportproteinets aktivitet i,” forklarer Morgen Jørgensen.

Forståelse for det større billede
På den måde er vejen banet for at forstå, præcis hvordan transport af gibberellinsyre regulerer planters vækst, hvilket vil kunne bruges i den videre forskning i at højne planters produktivitet. Forskerholdet fortsætter nu arbejdet mod at kunne sige præcis, hvor gibberillinsyren kommer fra og ender henne i planten, igen ved hjælp af den selvlysende metode.

”Igennem vores arbejde fandt vi ud af, at flere transportproteiner er involveret i processen. Nu skal vi så prøve at fjerne dem efter tur, så vi på den måde kan se, hvor hormonet 'sidder fast' i planten, når transportproteinerne mangler. Det kan fortælle os noget om, hvordan transporten og produktionen af gibberillin og andre lignende hormoner reguleres internt,” fortæller Hussam Hassan Nour-Eldin.

Projektet har bl.a. fået støtte af det prestigefyldte Human Frontiers Science Programme i form af ca. 7 mio. kr. Læs mere om projektet her.