Hvordan får vi en fremtid uden sprøjtegift? Dansk forskning løser quinoa-gåde, der kan bidrage med »gylden viden« 

Solen skinner ned over gruppen af forskere, der går rundt på en mark på Lolland. Her har de spredt en hel sæk med quinoafrø. Mellem rækkerne af godt og vel en million spirende planter, leder de efter nålen i høstakken:

De skal finde en mutant. En quinoa-plante, der ikke har udviklet de mikroskopiske blæreceller, som ellers dækker overfladen på en normal quinoa som små hvide hår.

I 127 år har plantevidenskabens klogeste hoveder ment, at det er de væskefyldte blæreceller, der gør quinoa til en ekstremt hårdfør plante, der blandt andet kan vokse i Andesbjergene i 4.000 meters højde og i Bolivias saltørkener.

Forskergruppen, anført af ph.d.-studerende Max Moog og hans vejleder Michael Palmgren, der er professor i plantefysiologi, vil nærstudere quinoa-planter med og uden blæreceller for bedre at forstå de mekanismer i planten, der gør den så robust over for salt og tørke.

I marken studeres hver plante minutiøst. De fleste er dækket af blæreceller, nogle har færre af dem. De skal finde en, der er komplet skaldet.

Pludselig lyder der råb fra en af rækkerne. Mutanten er fundet.

Der udbryder jubel blandt forskerne, men glæden efterfølges af nervøsitet.

»Så gjaldt det om at holde planten i live, så vi kunne få frø fra den,« siger professor Michael Palmgren, der fortæller om quinoa-jagten på sit kontor på Institut for Plante- Miljøvidenskab.

»Hvis man plukker den, vil den hurtigt dø, og vi kunne heller ikke være sikre på, at den ville tåle, at vi gravede den op og flyttede den,« forklarer professoren fra Københavns Universitet.

Forskerne endte med at mærke planten, og så krydsede de ellers fingre for, at den stadig ville være der, når de kom tilbage efter frøene.

Overraskende resultat

Frø fik de heldigvis, og de blev sået i instituttets væksthus på Frederiksberg. Nogle af frøene blev til nye, skaldede mutanter, der kunne flytte ind i laboratoriet.

Her skulle planterne i et vækstkammer, hvor de voksede under ekstremt kontrollerede forhold. De fik lys 16 timer om dagen, og forskerne forsøgte også at kontrollere ved hvilken lysstyrke. I nogle forsøg vejede de deres planter før og efter vanding, så de vidste, præcis hvor meget vand planterne fik.

»På en mark skifter lyset hele tiden. Den ene dag regner det, men det gør det ikke den næste. Her skulle alt være kontrolleret, og så ændrer du ét parameter for at se, hvad det gør ved planten,« forklarer Michael Palmgren.

Det første, forskerne skulle undersøge, var, hvad der sker med quinoaens salttolerance, når den ikke har nogle blæreceller.

I vækstkammeret havde forskerne både vild quinoa med blæreceller og mutantplanter uden. På den måde kunne de sammenligne planterne og se, hvordan de groede, når de blev udsat for at blive vandet med saltvand.

Resultatet var… overraskende.

Lidt af et chok

Både med og uden blæreceller tåler planterne at blive vandet med saltvand.

»Det var lidt et chok for os. Vi havde jo hypotese om, at det var blærecellerne, der gjorde planten tolerant over for salt og tørke,« siger Michael Palmgren og fortsætter:

»Vi har lige testet den her mutant, og den er fuldkommen ligeglad med, at blærecellerne er væk. Det er meget svært at publicere, når vi har sat os for at finde ud af, hvordan salttolerancen fungerer, og så finder vi i stedet ud af, at vi ikke ved en pind om salttolerancen alligevel.«

»Det er irriterende,« siger han med et grin.

Så kom tørken

Herefter stoppede forskerne med at vande planterne. De skulle efterligne de tørkeforhold, som quinoa-planter kan være meget robuste over for.

Efter 9 dage, hvor jorden i de små potter var blevet knastør, vandede forskerne igen planterne. Planterne med blæreceller klarede ikke at rette sig igen.

Mutantplanten derimod viste sig faktisk at være mere resistent over for tørken og kommer sig hurtigt.

I stedet for at se det som endnu et søm i hypotesens ligkiste, gjorde forskerne en opdagelse, der fik afgørende betydning:

Blærecellerne svækkede plantens tolerance over for salt og tørke. Muligvis fordi planten brugte mere energi på at fylde sine blæreceller med vand. Mutanten klarede sig bedre, fordi den sparede sin energi.

»Det er jo faktisk en belastning for quinoa-planten at have de her blæreceller. Hvorfor skulle planten dog bruge energi på at lave dem, hvis ikke de har et eller andet formål?« spørger Michael Palmgren.

Forskergruppen udgav deres første quinoa-artikel i 2022, og arbejdet fortsatte.

Planterne flytter ud

I laboratoriet på Frederiksberg var forskerne løbet ind i et lavpraktisk problem. Der var nu så mange quinoa-planter, der var ved at blive testet, at der ikke længere var plads i vækstkammeret.

Forskerne fik den idé at flytte planterne ind i et større væksthus, hvor der var mere plads.

I væksthuset var der dog ikke mulighed for at skabe de kontrollerede forhold, som et videnskabeligt forsøg kræver. Men måske kunne man lave et lille pilotprojekt med planterne i stedet, lød tanken.

En af de ting, forskerne har svært ved at kontrollere i et væksthus, er skadedyr - og de tog gladeligt imod de nye planter.

Det lille og upopulære insekt, trips, slog sig lynhurtigt ned i mutantplanterne og gnaskede sig igennem dem.

Se bare i denne video:

»De var overalt i mutanterne, men de gjorde tilsyneladende ingen skade hos de vilde sorter med blæreceller,« siger Michael Palmgren.

Det kan man se i videoen af planter med blæreceller:

Forskerne prøvede også at sætte sommerfuglelarver og spindemider i planterne med samme resultat. Hvor blærecellerne var, havde dyrene svært ved at æde planten. De skaldede mutanter derimod led under angrebene.

De prøvede også at børste blærecellerne af nogle af bladene på de vilde quinoa-sorter, og det blev tydeligt, at det skabte et hul i plantens ‘rustning’.

Blærecellerne er altså en forsvarsmekanisme, ikke mod salt og tørke, men mod skadedyr. Det konkluderer Michael Palmgren og kolleger i et helt nyt studie, der er udgivet i Current Biology.

Og hvad så, tænker du måske?

Opdagelsen bringer os frem til quinoa-forskningens bredere perspektiv:

Den kan nemlig være et skridt mod en fremtid med sprøjtefrit landbrug, mener forskerne.

En fremtid med superplanter

Der findes over 1.000 forskellige sorter af quinoa, og forskerne undersøger på nuværende tidspunkt omkring 100. En af deres opdagelser er, at det varierer fra sort til sort, hvor mange blæreceller, planten har.

Med Michael Palmgrens ord gælder det derfor om at forædle planterne, så man får så mange blæreceller som muligt.

På den måde kan man fremavle stærkere planter, og det bliver kun mere afgørende i vores klimaudfordrede verden.

Fordi man forsøger at udbrede quinoa rundt om i verden, kan man bruge den nye viden til at tilpasse afgrøden forskellige regionale forhold.

»For eksempel 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,« som Max Moog siger i en pressemeddelelse fra Københavns Universitet.

Derfor kan de nye forskningsresultater ses som en konkret opskrift til, hvordan man fremavler ‘super-quinoa’, lyder det fra Michael Palmgren:

»Gylden viden«

Og det er »gylden viden« ifølge Michael Kristensen, lektor ved Institut for Agroøkologi - Entomologi og Plantepatologi, Aarhus Universitet, der har læst quinoa-forskningen for Videnskab.dk.

Han er oprindeligt molekylærgenetiker og har arbejdet med planter, men de seneste 25 år har han forsket i insekter og insekticidresistens. Det vil sige, hvordan insekter bliver resistente over for de bekæmpelsesmidler, vi har brugt imod dem.

»Det er et superflot studie, som man bliver helt glad af at læse,« siger Michael Kristensen og roser den ihærdige tilgang, hvor forskerne ikke lader sig slå ud, da hypotesen ikke holder, men i stedet følger den tråd, der åbenbarer sig i stedet.

Han arbejder selv på et EU-forskningsprojekt, der handler om at finde egenskaber ved planter, der kan gøre, at vi slipper for at bruge sprøjtegifte.

»Det er oppe i tiden at tænke på skadedyr på en anden måde. Pesticiderne forsvinder, fordi vi ikke vil bruge dem længere, så vi skal bruge nye løsninger. Det mest indlysende er at sørge for, at planter er resistente. Ikke kun over for skadedyr, men også over for sygdomme,« siger han.

Studiet er ifølge ham et klassisk eksempel på det våbenkapløb, der er mellem planter og skadedyr, hvor planten bliver bedre og bedre til at forsvare sig.

Han nævner raps og kløver, der også engang har været i stand til at producere skadedyrsbekæmpende giftstoffer helt naturligt. De stoffer har vi forædlet væk i planterne, fordi man ikke var interesseret i at have dem i de endelige produkter - rapsolie og dyrefoder.

»Men grundlæggende er det meget bedre at planter er resistente, så vi slipper for at ødelægge den naturlige balance med sprøjtegifte,« siger han og slutter:

»Vi skal have en fremtid med meget mere forædling, for det er i forædlingsarbejdet, vi kan ændre planterne og gøre dem mere modstands- og bæredytige.«