11. juni 2020

Nyopdaget gen i planter kan booste fosfor-optag

PLANTEBIOLOGI

Forskere fra Københavns Universitet har opdaget et vigtigt gen i planter, som kan bane vejen for, at landbrugsafgrøder i højere grad indgår underjordisk samarbejde med svampe, som giver dem større rodnet og hjælper dem med at optage fosfor. En opdagelse, som måske kan effektivisere landbruget og gavne miljøet i fremtiden.

Traktor der spreder fosfor-gødning
Det anslås, at cirka 70 procent af den fosfor-gødning, der benyttes i dansk landbrug ophobes i jorden, og blot 30 procent når frem til planten. Foto: Getty

Quid pro quo. Sådan kan man sige om det ”fødevarefællesskab”, som størstedelen af alle planter indgår med mykorrhizasvampe. Planten lader svampen leve i sine rødder og fodrer den med fedt og sukker mod, at svampen som betaling bruger sine vidtrækkende hyfer (en slags rødder, red.) til at opfange livsvigtige næringsstoffer i jorden til planten, såsom det vigtige mineral fosfor.

Forskere fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet har nu opdaget et særligt gen i planter, det såkaldte CLE53-gen, der regulerer samarbejdet mellem svampe og planter. Genet er centralt i en mekanisme der kontrollerer, hvor modtagelige planter er for at indgå samarbejde med mykorrhizasvampe. Ny viden, som på sigt kan give større udbytte i landbruget og behov for mindre gødskning.

”Lignende gener findes i alle planter - også afgrøder i landbruget. Så hvis man muterer eller slukker for CLE53 i en afgrødeplante, vil den sandsynligvis i højere grad indgå i symbiose med svampen, og derved kan man reducere behovet for fosfor-gødning, fordi planterne bliver bedre til at optage den eksisterende fosfor i jorden,” forklarer adjunkt Thomas Christian de Bang fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab.

Forskningen er netop udgivet i det videnskabelige tidsskrift Journal of Experimental Botany 

70 procent af fosfor-gødskningen når ikke frem til planten

Fosfor er livsvigtigt for alle planter. Men problemet med fosfor i landbruget er, at man gødsker mere, end planterne er i stand til at optage. Man anslår, at cirka 70 procent af den fosfor-gødning, der benyttes i dansk landbrug ophobes i jorden, og blot 30 procent når frem til planten. Når det regner, er der en risiko for at en del af den ophobede fosfor udledes til vandløb, søer og farvande.

Paradoksalt har forskere observeret, at når indholdet af fosfor i jorden er højt, vil planterne være mindre tilbøjelige til at indgå i arbejdsfællesskabet med svampene, hvilket betyder, at de bliver dårligere til at optage næringsstoffer.

”Vi har i en række forsøg påvist, at planten ikke producerer genet CLE53, hvis den mangler fosfor. Men når fosfor-niveauerne i planten er høje, eller hvis planten allerede er i samarbejde med svampen, så stiger niveauet af CLE53. Vores forsøg viser, at CLE53 har en negativ effekt på plantens evne til at gå i symbiose med svampen og dermed optage fosfor mest effektivt,” siger Thomas Christian de Bang.

Kræver accept af CRISPR

I flere lande uden for EU er genredigering af planter lovligt – fx i Kina, USA, Schweiz og Storbritannien. Men i EU er der ikke en generel accept af genredigerings-metoder som CRISPR til at ændre planter og fødevarer.

Derfor har forskernes opdagelse p.t. dårlige muligheder for at blive brugt i Danmark og resten af EU.

”Man kan bruge teknologien andre steder i verden, og der vil det være forholdsvis ligetil at gå i gang. Mit bud vil være, at man i løbet af fem år kan have testet og forædlet planterne, så de i højere grad går i symbiose med svampene og optager mere fosfor. Herhjemme og i EU kræver det en accept af genredigering og en ændret tilgang til godkendelses-procedurerne for sådanne planter,” siger Thomas Christian de Bang.