Gennembrud: Sådan kan landbruget gøde mindre
Landbruget ville ikke behøve gøde markerne så meget, hvis planterne var bedre til at optage næringsstoffer. Ny schweizisk forskning tager os et skridt nærmere 'optimerede planter'.
Bølgerne går højt, når landbrug og miljøentusiaster diskuterer, hvor meget gødning - og dermed blandt andet kvælstof og fosfor - der skal ud på markerne. Det nye studie kan være et skridt mod skabelsen af planter, der slet ikke behøver så meget gødning. (Foto: Shutterstock)

 

Ligesom mennesker har planter brug for mad for at overleve. For planter består måltidet imidlertid af næringsstoffer i jorden som fosfor, nitrat og kalium.

Nu viser ny schweizisk forskning med dansk deltagelse, at planter er endnu mere avancerede, end man før har troet, når de vælger, hvilke af jordens stoffer, de har brug for.

Den nye viden kan på sigt bruges til at gøre planter bedre til at optage næringsstoffer, og det kan være en af løsningerne på problemet med, hvor meget landmændene må gøde. Fremtidens effektive planter behøver nemlig slet ikke så meget gødning.

»Det overordnede mål er at gøre planterne mere effektive til at udnytte de næringsstoffer, der er i jorden i forvejen, så vi ikke behøver putte så mange næringsstoffer og kunstgødning ud i jorden, som man gør nu,« siger postdoc i molekylærbiologi Tonni Andersen fra Université de Lausanne i Schweiz, der har deltaget i studiet.

Læs også: Landbrugspakke og vandmiljø: Hvad snakker forskerne om?

Professor MSO Søren Husted, som har læst studiet, men ikke deltaget i det, mener, at den nye forståelse af planternes sortering i føden vil ryge »lige ind i lærebøgerne«.

»Studiet repræsenterer simpelthen et gennembrud, for det lægger nogle nye, meget vigtige nuancer til forståelsen af, hvordan planter reagerer på mangel på næringsstoffer,« siger Søren Husted, der forsker i plante- og jordvidenskab ved Københavns Universitet.

Studiet er udgivet i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Cell. Det er ledet af professor Niko Geldner og har ph.d. Marie Barberon som førsteforfatter.

Planter overlever ved smart mekanisme

Forskerne har undersøgt planternes evne til at optage næringsstoffer gennem rødderne. Det er her, planterne viser sig at kunne noget særligt.

Planternes rødder har nemlig et indbygget 'filter', som kan lukke sig, når de forkerte stoffer kommer i nærheden af planten, mens filteret kan nedbryde sig selv og åbne alle sluser, når der er gode næringsstoffer i sigte.

Vigtige mekanismer, når planter optager næringsstoffer fra jorden:

1. Rodens arkitektur: Rodnettets størrelse er meget vigtig for en plantes evne til at finde næringsstofferne i jorden.

2. Rod-eksudater: Roden udskiller en lang række forskellige kemiske stoffer fra rødderne. Nogle er af dem opløser næringsstoffer fra jordens mineraler og nedbryder organisk stof, der indeholder næringsstoffer.

3. Transportproteiner: Proteiner der sidder i rødderne har stor betydning for planterens evne til at optage næringsstofferne.

Og så den helt nye:

4. Rodens fysiske barrierer: Planten har fysiske barrierer, som kan gøres tykkere eller opløse sig selv alt efter, hvilke næringsstoffer der er i jorden og hvilke næringsstoffer, planten har brug for.

Kilde: Søren Husted

»Planten kan nærmest lugte, hvor mange næringsstoffer der er i jorden. Hvis der for eksempel er salt i jorden, som ikke er et næringsstof, vil planten sige 'okay, lad mig lukke alle mine celler', mens hvis der er meget fosfor eller nitrat i jorden, så siger den 'lad mig åbne alle mine celler',« forklarer Tonni Andersen.

Det 'filter', forskerne har undersøgt, er egentlig et lag af suberin. Suberin er en slags voks, der sidder uden på cellerne i plantens rødder, og som altså kan gøre sig tykkere eller nedbryde sig selv alt efter, hvilke næringsstoffer, der er i nærheden. Den smarte mekanisme er man blevet meget klogere på i det nye studie.

»Filteret er en slags SOS-signal, som planten kan sende, hvis den kan fornemme, at den bliver nødt til at holde alle sine næringsstoffer inde. Den kan simpelthen lukke vinduet. Modsat kan planten også fornemme, når den mangler nogle bestemte næringsstoffer, og så kan den nedbryde denne her cellevæg. Og den del er i virkeligheden det helt store, vi har fundet ud af,« siger Tonni Andersen.

Forskerne kendte altså allerede til mekanismen, men det er helt nyt, at cellevæggen helt kan nedbryde sig selv.

I studiet har forskerne set på planten gåsemad, og derfor skal de fremover finde ud af, om rødderne fungerer på samme måde i andre planter.

Professor om studiet: »Bragende godt«

Professor MSO Søren Husted mener, at studiets resultater giver vigtig, ny viden om planternes evne til at vælge mellem stoffer i jorden.

»Det her er et godt eksempel på, hvordan naturen har udstyret planter med nogle finurlige mekanismer, som gør planten i stand til at overleve de forhold, der nu måtte være derude. Det er en helt ny mekanisme, som lægger et nyt lag af viden til den viden, vi havde i forvejen,« siger Søren Husted.

Han fortæller, at forskning allerede for et par år siden pegede mod, at denne mekanisme fandtes. Den nye forskning kortlægger dog meget tydeligt, hvad der egentlig sker i plantens rødder.

»Det er et meget, meget elegant studie, hvor de har kortlagt transportvejene ind gennem rødderne. De har udvidet vores videnskabelige horisont på et meget vigtigt område, og det er også derfor, de får artiklen publiceret i et af de mest anerkendte tidsskrifter overhovedet. Det er bragende godt,« siger en begejstret Søren Husted.

Ineffektive planter er spild af fosfor

Selvom opdagelsen ser ud til at være lidt af et scoop for grundforskningen, kan den også få betydning på et mere praktisk plan.

Studiet viser, hvordan planten gåsemads rødder sorterer i jordens næringsstoffer. Fremover vil forskeren finde ud af, om andre planter fungerer på samme måde. (Foto:Wikipedia/Alberto Salguero)

Vores planter på marken er nemlig så forædlede, så de er gode til hurtigt at vokse sig store uden at blive syge. De er til gengæld ikke tilsvarende gode til at udnytte næringsstofferne i jorden.

For at løse det gøder landmændene jorden, så planterne kan få nok næringsstof, selvom de ikke er særlig effektive til at optage det. Det betyder, at der ofte kommer alt for mange næringsstoffer på markerne, som ikke bliver udnyttet, men i stedet bliver vasket ned i grundvandet.

Og det er særligt et problem, når det kommer til et næringsstof som fosfor. Fosfor er nemlig en begrænset ressource, som vi er helt afhængige af.

»Fosfor er noget, vi udvinder af jorden. Med den mængde, vi udvinder nu, har vi kun fosfor til omkring de næste 50 år tilbage, og så er vi på den, for så har vi lige pludselig ikke mere. Det er lidt ligesom råolie,« siger Tonni Andersen.

Optimerede planter kan gavne miljøet

Det samme problem gælder en del andre næringsstoffer, ligesom det store forbrug af kvælstof og fosfor som bekendt kan have konsekvenser for vandmiljøet.

Derfor vil forskerne bruge den nye viden til at forstå, hvordan planten naturligt optager sin næring.

»Vi prøver at undersøge det filter og optimere det,« siger Tonni Andersen.

Søren Husted mener også, at studiet er vigtigt for, at vi fremover kan udvikle planter, der er super effektive.

»De næste mange år vil forskere fokusere meget mere på at udvikle planter, som er tilpasset et liv med knappe ressourcer. Og der er sådan noget som det her en ekstremt værdifuld viden at have,« siger Søren Husted.