Landmandens værste fjende er afsløret til mindste detalje
Den lille meldugsvamp, som hærger vores grøntsager og afgrøder, har fået kortlagt sin arvemasse til mindste detalje af et internationalt forskerhold med dansk deltagelse. Det kan blive en genvej til at få krammet på landmandens værste fjende.

Nærportræt af landmandens onde ånd: Meldugsvampen. Et dansk bidrag til kortlægningen af svampens genom kan måske hjælpe i kampen mod den frygtede parasit (Foto: Science/AAAS)

Du kender den måske godt. Det ligner, at nogen har stået og drysset mel ud over planten, men det er det ikke. Det er tværtimod en svamp, som suger en masse energi ud af planterne, så planternes udbytte i form af grøntsager eller korn kan blive op til 50 pct. mindre.

Det er meldug, vi taler om, som i dagens anledning titter frem i et af verdens førende videnskabelige tidsskrifter Science. Årsagen er, at det er lykkedes et internationalt forskerhold med dansk deltagelse at kortlægge svampens genom ned til mindste detalje.

Klogere på et ulige forhold

Meldug opfører sig billedligt talt som et piratskib, som border et andet skib, der i dette tilfælde er planten.

Fakta

VIDSTE DU

At meldugsvampenes sporer kan flyve hele vejen fra England til den jyske vestkyst. Med andre ord: De har nemt ved at brede sig og er derfor et problem over hele verdens subtropiske og tempererede klimabælter.

Når meldug har boret hul ind til planten, slår den rod i plantecellernes indre med en struktur, som suger energi ud af plantecellen. Det bliver transporteret ud til resten af svampen, som er parkeret uden for planten.

Planten og meldugsvampen lever i en patologisk symbiose, hvor planten forsyner meldugsvampen med alle de næringsstoffer, som den skal bruge for at overleve og ikke kan producere selv. Meldugsvampen ville dø med det samme, hvis den ikke snyltede på en vært.

»Med vores kortlægning af meldugsvampens genom ved vi nu, hvad det præcist er for nogle gener, som meldugsvampen savner for at kunne forsyne sig selv med et effektivt stofskifte. Det betyder omvendt, at vi nu også kan blive klogere på, hvad det er for nogle gener hos planten, som meldugsvampen er 100 pct. afhængige af,« siger ph.d. Hans Thordal-Christensen, som har deltaget i forskningen.

Hans Thordal-Christensen er programleder for et forskerhold på LIFE, Det Biovidenskabelige Fakultet ved Københavns Universitet, og har arbejdet med meldugsvampen i 25 år.

Ødelægger planternes naturlige forsvar

Meldugsvampens forfinede angrebsstrategi: Når en vindbåren meldugsvampspore (torpedoformet med nubret overflade) lander på en plante, producerer de en struktur, som de bruger til at bore hul i plantens overflade (epidermis), så den kan suge energi ud af plantecellerne. Forskerne håber med kortlægningen af meldugsvampens genom, at udvikle metoder til at sabotere meldugsvampens forfinede angrebsstrategi (Foto: Science/AAAS)

Den danske aktie i genomprojektet har i høj grad været at kortlægge de gener, som meldugsvampen bruger til at få en vellykket entré i plantens celler. Det drejer sig om cirka 200 gener ud af de cirka 5.800 gener, som man skønner, at meldugsvampens genom har.

For det er ikke uden sværdslag, at en meldugsvamp får adgang til en plantecelle. For hvis en plantecelle bliver inficeret af en meldugsvamp, vil den sætte et selvmordsprogram i gang, som vil udslette både plantecellen og meldugsvampen med det samme, og skåne resten af planten for, at svampeinfektionen breder sig.

Men den har meldugsvampen regnet ud, og det er her de 200 gener kommer ind i billedet. For de kan producere 200 proteiner, som kan sætte en kæp i hjulet på planternes selvmordsprogram. Det betyder, at både plantecelle og meldugsvamp overlever. Med andre ord: Planten har for alvor fået en parasit på halsen.

»Hvis vi bliver i piratsprog, så har meldugsvampen gjort plantecellens krudt vådt og har puttet propper i kanonerne,« siger Hans Thordal-Christensen.

Nye våben mod meldug

Forskerne håber, at den ny viden om svampenes sabotageprogram, kan blive vigtig i kampen mod meldug.

»Det er vigtig at kende sin fjende til mindste detalje, for så ved man, hvor man skal sætte ind, for at kunne ramme ham hårdest. Nu har vi et fuldt overblik over, hvilke gener meldugsvampe bruger til at snige sig ind i planterne uden større besvær,« siger Hans Thordal-Christensen og fortsætter:

»Det kan omvendt vise sig at være meldugsvampenes akilleshæl, hvis vi ad den ene eller anden vej kan sætte en eller flere af disse gener ud af spillet. For lykkedes det står vi måske med et nyt og effektivt middel mod landmændenes måske største skræk.«

Hvis vi bliver i piratsprog, så har meldugsvampen gjort plantecellens krudt vådt og har puttet propper i kanonerne.

Hans Thordal-Christensen

I dag forsøger man at holde meldugsvampe i skak med fungicider, som landmændene sprøjter ud på deres marker. Det koster alene i Danmark mellem én til to milliarder kroner i udgifter til sprøjtemidler, som oven i købet skader vores miljø.

Omvendt, hvis man ikke sprøjtede ville man tabe et lignende stort pengebeløb i form af et reduceret udbytte af grøntsager eller korn.

Vil lave planter med forstærket forsvar

Hans Thordal-Christensen drømmer om, at kunne skabe nye planter enten gennem forædling eller gensplejsning, som ville være modstandsdygtige over meldugsvampenes sabotagesystem. Det er nu blevet mere realistisk med kortlægningen af svampens genom.

»Det ville være fantastisk, hvis man med vores nye viden kunne skabe en plante, som helt af sig selv kunne afværge angreb fra meldugsvampe. Det ville spare landmændene for hårdt arbejde og sprøjteudgifter, skåne miljøet og sikre et højere udbytte,« siger Hans Thordal-Christensen.

Det ville være fantastisk, hvis man med vores nye viden kunne skabe en plante, som helt af sig selv kunne afværge angreb fra meldugsvampe

Kilde Hans Thordal-Christensen

Og han ved, hvad han taler om. For syv år siden offentliggjorde han og hans kolleger et arbejde i Nature, hvor omdrejningspunktet var et enkelt gen, som øjensynligt også havde stor betydning for planters evne til at udvikle resistens mod meldugsvampe.

Meldugsvampens genom

Arvemassen hos meldugsvampen er overraskende stort: Det er cirka fire gange større end de genomer, som man hidtil har kortlagt hos svampe. Og i forhold til den encellede gærsvamp er det cirka 10-12 gange større.

Den store størrelse skyldes blandt andet, at genomet er fyldt med transposoner, som populært kunne kaldes for genomiske parasitter. Disse dna sekvenser kan med andre ord mangfoldiggøre sig selv og hoppe rundt i genomet. Det er en af forklaringerne på, at genomet hos meldug er så stort.

Men selvom meldugsvampen slæber rundt på et stort genom, lever den tilsyneladende i bedste velgående. Med andre ord: Den store overflod af dna, får den ikke til at snuble.

Meldugsvampen kan ikke leve på kunstige substrater, men kun på den rette planteart. Det betyder, at man ikke kan dyrke meldugsvampe i laboratorier, som man eksempelvis kan gøre med gærsvampe, som lever fint på et kunstigt substrat. Det skyldes, at meldugsvampen mangler cirka 100 basale gener, som er nødvendige for almindelig vækst.

Meldugsvampens genom rummer cirka 5.800 gener. Til sammenligning rummer menneskets genom cirka 25.000 gener.

Kilde:  Hans Thordal-Christensen, LIFE, Københavns Universitet 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs nyt om fusionsenergi, som DTU med forsøgsreaktoren på billedet nedenfor - en såkaldt tokamak - nu er kommet lidt nærmere.