15. marts 2021

Ninja-protein giver afgrøder flere sideskud

landbrug

Et lillebitte nyopdaget protein kan regulere, hvor høje græsarter som hvede, byg og ris bliver, og hvor mange sideskud, de får. Det er forskere fra Københavns Universitet, der har identificeret mikroproteinet LITTLE NINJA, som muligvis kan gøre afgrøder mere produktive.

Foto: Getty Images
Foto: Getty Images

Verdens befolkning vokser hele tiden, og det samme gør behovet for fødevarer. Derfor har vi brug for flere værktøjer til at effektivisere landbruget på en bæredygtig måde.

Et forskerhold anført af Københavns Universitet har opdaget en mikroskopisk ting, men som måske kan gøre en stor forskel. De har nemlig identificeret et såkaldt mikroprotein, som er i stand til at styre faconen på planter som hvede, byg og ris og måske øge deres produktivitet. Mikroproteinet har de givet navnet LITTLE NINJA.

”Når vi øger niveauet af LITTLE NINJA, bliver planten lavere og mere busket. Vi kan altså tvinge planten til at danne en anden facon. Og det er eftertragtede træk ved afgrødeplanter, da det gør dem mere modstandsdygtige over for vind. Flere sideskud kan også betyde flere blomster og dermed flere frugter. Så hvis man justerer på mængden af LITTLE NINJA i planten, er der potentiale til at få mere produktive afgrøder på en bæredygtig måde,” forklarer lektor Stephan Wenkel fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet.

Han er seniorforfatter til studiet, der er udgivet i det videnskabelige tidsskrift PNAS.

Den lille styrer den store

Mikroproteiner er resultat af genmutationer, der sker gennem evolution. Adskillige gener kan kode for det samme protein, men nogle gange sker der mutationer, som omdanner et stort protein til et meget lille protein. I nogle tilfælde kan det lille protein, det såkaldte mikroprotein, regulere store proteiners aktivitet og har dermed stor indflydelse på de biologiske processer.

LITTLE NINJA er sådan et mikroprotein. Det dominerer det store ”partnerprotein” NINJA, som er med til at styre signaleringen af hormonet jasmoninsyre, der fungerer som plantens forsvarssystem mod bl.a. insekter. Studiet indikerer, at når man ændrer niveauet af LITTLE NINJA, ændrer man også i signaleringen af jasmoninsyre i planten, som altså påvirker plantens vækst og udseende.

Risplanten til venstre har et naturligt niveau af LITTLE NINJA, mens niveauet i risplanten til højre er forhøjet.

På jagt efter nye biologiske værktøjer

Forskerne var på jagt efter mikroproteiner med interessante biologiske funktioner, da de stødte på LITTLE NINJA. Det skete ved at finkæmme hele arvemassen i en modelafgrøde og frafiltrere alle proteinerne i planten.

Effekten af at forhøje niveauet af LITTLE NINJA kunne forskerne overføre til flere forskellige afgrødeplanter, som ligeledes producerede flere sideskud. Ved hjælp af CRISPR-teknik lykkedes det også forskerne at skabe en kopi af LITTLE NINJA-proteinet og bygge det ind i en plante, som ikke naturligt har LITTLE NINJA i sin arvemasse. Og her kunne de se den samme effekt i plantens vækst.

Mikroproteiner er et relativt nyt og uudforsket forskningsfelt, som Stephan Wenkels gruppe foreløbigt er den eneste i verden, der specialiserer sig i. Men studiet er ifølge Stephan Wenkel med til at vise det store potentiale i mikroproteiner:

”Vi har nu en meget bedre forståelse af, hvor betydelig en rolle mikroproteiner spiller i planter, og hvordan vi kan bruge dem som bioteknologisk værktøj,” siger Stephan Wenkel og fortsætter:

”Man kan se afgrødeplantens genom som en bioteknologisk værktøjskasse, som kan bruges til at kunne fintune planter og ad den vej optimere vores produktion af landbrugsfødevarer. LITTLE NINJA er et nyt værktøj i kassen.”

Han understreger, at der er brug for markforsøg for at vurdere, hvor stort potentiale LITTLE NINJA har på afgrøder uden for et kontrolleret laboratoriemiljø.