Danske forskere punkterer 100 år gammel teori om underlige ’vandballoner’

Under mikroskopet ligner den lidt en vandballon. Eller et stykke glaskunst. Men faktisk er det en såkaldt blærecelle. Og hvad er den så god for, tænker du nok. Men det er du ikke den eneste, der ikke ved. Selv de klogeste hoveder inden for plantebiologi har nemlig i 127 år troet, at de væskefyldte blærer, der dækker blade, blomsterstande og stængler hos en række hårdføre planter, er noget helt andet, end hvad de nu viser sig at være.

Opdagelsen er sket takket være et nyt stykke forskning fra Københavns Universitet, som faktisk endte med det stik modsatte af, hvad forskerne forventede. Og den nye indsigt kan formentlig bruges til at booste udbredelsen af en særlig næringsrig og klimarobust afgrøde.

”Quinoa er blevet udråbt som fremtidens afgrøde, fordi den både er rig på proteiner og meget tolerant over for tørke og salt og dermed klimaforandringer. Videnskabsfolk har troet, at hemmeligheden bag quinoas tolerance er de mange blæreceller, som sidder på overfladen af planten. Dem har man indtil nu antaget fungerer som en slags opsamlingsbeholdere for salt og som depoter for vand. Men det gør de slet ikke, kan vi påvise,” siger professor Michael Palmgren fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab.

Bolværk mod skadedyr

En forskergruppe anført af den ph.d.-studerende Max Moog og hans vejleder Michael Palmgren gik for tre år siden i gang med at nærstudere blærecellerne på quinoa-planter på måde, som aldrig før er blevet anvendt. Håbet var at forstå de mekanismer i planten, der gør den robust over for salt og tørke.

Til det formål dyrkede forskerne mutantplanter uden blæreceller for at kunne sammenligne dens reaktioner på salt og temperatur med reaktionerne hos vilde quinoa-planter med mange blæreceller. 

Forskerne fandt til deres overraskelse ud af, at blærecellerne ingen positiv indflydelse har på plantens tolerance over for salt og tørke. Tværtimod ser det ud til, at de svækker tolerancen. I stedet er blærecellerne et bolværk mod skadedyr og sygdomme.

”Både når vi hældte saltvand på planten uden blæreceller, og når vi udsatte den for tørke, klarede den sig mod forventning strålende. Så der var et eller andet galt. Vi kunne derimod se, at den blev angrebet af små insekter - i modsætning til planterne med blæreceller. Der gik det op for mig, at blærecellerne måtte have en helt anden funktion,” fortæller Max Moog, der nu er postdoc ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab og førsteforfatter til studiet, der er udgivet i tidsskriftet Current Biology.

Da forskerne analyserede, hvad der gemmer sig inde i blærecellerne, fandt de heller ikke salt som forventet – heller ikke selvom de tilførte planten ekstra salt. I stedet er der stoffer, som frastøder ubudne gæster.

”Vi opdagede, at blærecellerne både fungerer som et fysisk og kemisk forsvarsværk mod skadedyr, der vil æde planten. Når små insekter og mider trasker rundt på en plante, der er dækket af blæreceller, kan de simpelthen ikke komme til de saftige og grønne skud, som de især går efter. Og når de så prøver at gnave sig igennem blærecellerne, finder de ud af at indholdet er giftigt for dem,” siger Michael Palmgren.

Indholdet i quinoas blæreceller består bl.a. af oxalsyre, som man også finder i bl.a. rabarber, og som altså virker som dødelig gift på skadedyrene.

Eksperimenterne viste også, at blærecellerne tilmed beskytter quinoa mod en af de mest udbredte bakteriesygdomme i planter, Pseudomonas syringae. Det sker formentlig, fordi blærecellerne delvist dækker de spalteåbninger på bladene, som mange bakterier bruger til at invadere planten gennem.

”Vores hypotese er, at blærecellerne også virker som værn mod andre plantesygdomme som fx svampesygdommen meldug, der i høj grad begrænser udbyttet fra quinoa,” siger Max Moog.

Nøglen til ekstra tolerant ’super-quinoa’

Der findes flere tusind forskellige sorter af den sydamerikanske afgrøde, og tætheden af blæreceller på plantens overflade varierer fra sort til sort. Men meget tyder på at tætheden er afgørende for, hvor effektivt et værn blærecellerne udgør.

”Quinoa-sorter med høj tæthed af blæreceller, der er mere robuste over for skadedyr og sygdomme, vil til gengæld muligvis være lidt mindre tolerante over for salt og tørke. Og omvendt. De variationer laver ikke om på, at quinoa overordnet er meget modstandsdygtig over for salt og tørke. Forklaringen skal bare findes et andet sted end i blærecellerne,” siger Max Moog og fortsætter:

”Fordi man forsøger at udbrede quinoa rundt om i verden, kan man bruge den nye viden til at tilpasse afgrøden forskellige regionale forhold. Fx har Sydeuropa meget tørre forhold, mens skadedyr er et større problem end tørke i Nordeuropa. Her ville det give mening at satse på quinoa-sorter med et tæt dække af blæreceller.”

De nye resultater giver således en konkret opskrift til, hvordan man forholdsvist nemt kan fremavle ”super-quinoa”, lyder det fra Michael Palmgren:

”Hidtil har man i forædlingen af quiona ignoreret de her blæreceller. Vil man have en afgrøde, som er ekstra modstandsdygtig over for skadedyr og sygdomme, men stadig er tolerant over for salt og tørke, kan man vælge at forædle på de sorter, som er tæt dækket med blæreceller. Så nu har vi muligvis et værktøj, hvor vi bare kan forædle og krydse os frem til en ekstra tolerant ’super-quinoa’,” siger Michael Palmgren.

Forskningsresultaterne tilføjer en ny dimension til vores viden om quiona. For vi har indtil nu vidst meget lidt om, hvordan quinoa holder stand mod angreb fra fjendtlige organismer.

”Nu ved vi, at quinoa ikke alene er tolerant over for ikke-biologiske stressfaktorer som tørke og salt, men også over for påvirkninger fra den levende verden i form af skadedyr og sygdomsbakterier. Og vi har samtidig fundet hemmeligheden om de pudsige blæreceller. Forskningen her er et eksempel på, at det ikke altid er det etablerede, som er sandt,” slutter professoren.