Forskere bruger DNA-stregkoder i kamp mod ond snyltebakterie

De er mikroskopiske, men får, hvad de vil have.

De kan ændre røde blomster til grønne, få insekter til at leve længere og dræbe kokospalmer.

Selvom de er meget små, og biologisk set meget simple, har bakteriegruppen fytoplasma en bred vifte af effekter på de planter og insekter, som den inficerer.

Hvordan virker fytoplasma på værterne?

Og hvordan forhindrer vi, at fytoplasma spreder sig?

Disse spørgsmål er forskere fra Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet ved Aarhus Universitet i gang med at finde svar på.

Fytoplasmaer er nogle af verdens mest primitive organismer. De har en meget simpel genom, de har ingen cellevæg, de er snyltere og er afhængige af at blive opsuget af et insekt for at komme videre og smitte den næste plante.

Bakterie med stregkoder

Fytoplasmaer kan forårsage sygdomme i over 200 økonomisk vigtige planter.

Med den globale opvarmning er der stigende risiko for større udbredelse af insekter, der overfører fytoplasma.

Det er derfor vigtigt at få styr på problemet. For at forebygge og bekæmpe fytoplasma er det nødvendigt at kunne identificere dem.

»Eftersom de er afhængige af deres værter for at reproducere, er det ikke muligt at dyrke og identificere dem i laboratoriet i et cellefrit miljø,« siger ph.d.-studerende Olga Makarova fra Institut for Plantebeskyttelse og Skadedyr ved Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet.

Under vejledning af seniorforsker Mogens Nicolaisen fra samme institut arbejder Olga Makarova på et projekt, der i stedet sigter på at lave DNA-stregkoder for de fytoplasma, som forårsager de værste plantesygdomme. DNA-stregkodning er en taksonomisk metode, der anvender en kort genetisk markør i en organismes DNA for at identificere den som tilhørende en bestemt art.

Internationalt samarbejde

Dette arbejde udføres som del af det store, internationale projekt QBOL , der sigter mod at DNA-stregkode udvalgte såkaldte karantæneskadegørerer.

Det første skridt i processen for at DNA-stregkode fytoplasma er at udvælge et område af DNA-sekvensen, der er lille nok til at være håndterlig, men som samtidig viser variation, så forskelle mellem arter kan spores.

Når først den rigtige sekvens er fundet, skal den opformeres og derefter sekventeres.

Derefter vil DNA-sekvensen blive lagt i en internationale database med offentlig adgang, så plantesundheds-myndigheder fra hele verden har adgang til at bruge dem som standard.

Udelukkelsesmetoden

For at komme dertil samarbejder Olga Makarova med forskere fra Bologna Universitet i Italien.

Bologna Universitet har med sine mere end 150 arter den største samling af fytoplasmaer i planter i verden.

»Vi begyndte med omkring 60 potentielle stregkodeområder og har nu snævret det ind til to potentielle stregkoder,« fortæller Olga Makarova.

Lille men effektiv

Selvom de er små og simple har fytoplasmaer et bredt udvalg af våben til rådighed: De kan få insekter til at ændre spisevaner og blive mere kulderesistente, hvilket får dem til at leve længere (hvilket sikrer et længerevarende sikkert opholdssted for fytoplasmaerne).

De kan forvandle farvede pæonblomster til at blive grønne. Og de kan få julestjerner til at gå fra høj ranglet vækst til forgrenet lav vækst, som gør julestjernen velegnet som potteplante.

Det er de gode sider af fytoplasma og nogle af dem har været anvendt af gartnere i århundreder. De ikke-så-gode sider får blade til at blive gule, stilke til at visne og planter til at dø. Manglen på blomster, frø og frugter får overlevelsen af de inficerede planter og deres efterfølgende generationer til at være meget usikker.

Dyr og planter

Olga Makarova er interesseret i at undersøge helt præcist hvordan disse våben virker.

»På trods af at fytoplasmaer mangler mange vigtige kemiske processer, er de i stand til at leve i både dyre- og planteceller, hvilke er meget forskellige fra hinanden. Så der må ske en eller form for tilpasning,« siger Olga Makarova.

Ved at undersøge genekspressionen af fytoplasmaer i inficerede plante- og insektceller, har hun fundet gener, der er opreguleret i insektceller og nedreguleret i planteceller - og omvendt. Nu er hun i gang med at undersøge funktionen af de specifikke proteiner, som generne koder for.

Denne del af ph.d.-projektet er støttet af Aarhus Universitet og midler fra European Cooperation in Science and Technology (COST) og udføres i samarbejde med John Innes Centre i England.

Lavet i samarbejde med Aarhus Universitet.