Bakterier har et dårligt ry for at fremkalde sygdomme og snylte på organismer, og derfor bekæmpes de med hård hånd, hvor end de prøver at trænge ind.
Men hos bælgplanter som ært, kløver og japansk kællingetand (Lotus japonicus) er de såkaldte Rhizobium-bakterier mere end velkomne.
Disse bakterier har nemlig en særlig evne til at omdanne kvælstofgas fra luften til stoffet ammonium, der kan optages i planter som gødning, og derfor har bælgplanterne og bakterierne indgået et usædvanligt fornuftsægteskab – en såkaldt symbiose.
Planterne danner knolde på deres rødder, hvor den lader bakterierne trænge ind og leve af plantens næringsstoffer. Til gengæld leverer Rhizobium-bakterierne ammonium, så planten hurtigt kan vokse sig stor.
»Det er en meget anderledes respons, end man ser ved sygdomsfremkaldende bakterier, for der vil planten på en eller anden måde forsøge at bekæmpe infektionen. Her fremmer planten faktisk infektionen ved at danne rodknolden, mens den samtidig holder styr på, at det ikke er alle cellerne, der bliver inficeret,« forklarer professor Jens Stougaard fra Molekylærbiologisk Institut ved Aarhus Universitet.
Mikroskopisk dyneløfteri afslører gensidig kærlighed
Han har sammen med sine forskerkolleger haft japansk kællingetand med i laboratoriet for at undersøge bælgplantens gener og foretage mikroskopisk dyneløfteri for at finde ud af, hvordan partnerskabet med bakterierne egentlig foregår.
Normalt får Rhizobium-bakterierne under nøje kontrol adgang til at kravle op til rodknoldene igennem infektionstråde, der som en slags rør løber fra røddernes rodhår og ind i planten.
Men forskerholdet har nu opdaget en anden og mere simpel metode, hvor bakterierne i stedet invaderer roden ved at klemme sig ind imellem rodcellerne. Derefter lægger bakterierne sig i lommer ved siden af celler, som så inficeres ved at krydse igennem cellevæggen på én celle ad gangen – en såkaldt enkeltcelleinfektion.
Forskerne vil nu til at se nærmere på denne mere primitive mekanisme, som de mener, er den metode, som bakterierne oprindeligt benyttede sig af, da der i tidernes morgen for første gang opstod sød musik mellem planten og de kvælstofbindende bakterier.
Kornplanter skal lære af japansk kællingetand
Ved at studere den simple metode kan forskerne nemmere forstå det særlige samarbejde, hvilket gør det nemmere at identificere hvilke plantegener, der er afgørende for symbiosen.
Og når disse gener er fundet, åbnes der for at genmanipulere med eksempelvis kornplanter, så de også kan lære at samarbejde med Rhizobium-bakterier om at omdanne kvælstof til ammonium.
Derved kan kornplanterne ligesom japansk kællingetand og andre bælgplanter vokse, uden at landmanden behøver at smide gødning på marken.
»Det er smart, fordi man ellers bruger store mængder naturgas til at omdanne luftens kvælstof til ammonium i kvælstofgødningsfabrikker. Så det er godt i forhold til klimaspørgsmålet, fordi man mindsker CO2-belastningen,« siger Jens Stougaard.
»Den anden fordel er, at den gødning, som man får bundet symbiotisk, bliver optaget direkte af planten, mens kunstgødning, der spredes på marken, kun bliver optaget delvist, hvorefter en stor del af resterne bliver udvasket til søer og vandløb,« forklarer professoren.
Offentliggjort i nyt elektronisk tidsskrift
Forskernes studie er offentliggjort i det nye tidsskrift Nature Communications, der dækker biologi, kemi og fysik, og som kendetegnes ved, at dets artikler udelukkende kan læses på tidsskriftets hjemmeside.
De danske forskere er stolte over Natures prestigefulde kvalitetsstempel, og samtidig glæder de sig over at slippe for papirudgavens begrænsninger, da deres kolleger ifølge Jens Stougaard alligevel er gået over til at læse de videnskabelige artikler på nettet.
»Nature er meget stringente med, hvor mange ord man må bruge, når man trykker på papir. Når man laver det elektronisk, får man flere ord og mere plads at gøre godt med, så man kan gå mere i dybden og bruge flere figurer,« siger Jens Stougaard.
De danske forskere har benyttet muligheden for at betale lidt ekstra for publiceringen, så artiklen bliver frit tilgængelig for alle uden krav om abonnement.
