For omkring 470 millioner år siden gik verdens første planter i land på en jord, der var dækket af sten.
Planterne begyndte en ny tilværelse – fra at have levet som alger i vand til at blive til landplanter – og det skridt har siden dannet grundlag for alt liv på landjorden.
Men det har ikke været en nem overgang for algerne. På landjorden mødte de nemlig svampe, der selv var krøbet op på land 100 millioner år forinden for at finde næring.
»Hvis du som ny plante skal etablere dig på land, og det første, du møder, er en svamp, der vil æde dig, så har du brug for en forsvarsmekanisme,« fortæller biolog Mads Eggert Nielsen fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet i en pressemeddelelse fra universitetet.
Sammen med kolleger fra sit institut og fra University of Paris-Saclay har han indsnævret planternes forsvarsmekanisme til de to gener PEN1 og SYP122.
De to gener hjælper til at danne en cellevægslignende prop i planter, som blokerer for invasion af svampe og svampelignende organismer, skriver forskerne i studiet, der er udgivet i tidsskriftet eLife.
Studiet får ros af professor Henrik Brinch-Pedersen, der har har læst det for Videnskab.dk.
Han forsker selv i at forbedre planters kvalitet og modstandsdygtighed ved Institut for Agroøkologi på Aarhus Universitet, og han siger, at forskernes arbejde er »fundamentalt interessant«, fordi det beskriver den evolutionære udvikling af resistens i planter.
Forsvarsmekanismen, der gør planterne resistente, findes nemlig både i helt tidlige planter og i mere udviklede.
Vores tidligste og mest primitive planter
Forskerne har arbejdet med to plantefamilier:
- Marchantia polymorpha, også kaldet levermos
- Arabidopsis, også kaldet almindelig gåsemad
Levermosser er meget primitive planter. Man antager, at levermosser er udviklet evolutionært tidligt og ikke har forandret sig meget. Planten minder om mos, men er faktisk endnu mere primitiv og formerer sig ved sporedannelse, forklarer Henrik Brinch-Pedersen.
At forskerne finder de to gener i planten betyder altså, at mekanismen kan føres tilbage til en af vores tidligste og mest primitive planter.
Og hvis et gen har overlevet i 470 millioner år, er det, fordi det er vigtigt, påpeger Henrik Brinch-Pedersen, for, som han siger: »meget andet er jo gået tabt i evolutionen.«
Ved at tage de to gener fra levermos og indsætte dem i almindelig gåsemad, undersøgte forskerne, om generne havde samme effekt i almindelig gåsemad, som de havde i levermos.
Metoden kaldes komplementering og går ud på, at man indsætter gener et sted, hvor de mangler – i det her tilfælde i en mutant-plante, hvor forskerne har fjernet generne.
»Man tager levermos-generne og putter dem ind i Arabidopsis, og hvis det så virker – planten genopretter sin funktion og bliver resistent – så er mekanismen universel,« forklarer Henrik Brinch-Pedersen.
Det viste sig altså, at selvom de to plantefamilier for næsten en halv milliard år siden udviklede sig i hver sin retning, er genfunktionen den samme i begge plantefamilier.
Derfor, vurderer forskerne, må det være en forsvarsmekanisme, som findes i alle landplanter. Genernes specifikke formål må desuden være forsvarsmekanismen, og derfor har dette haft afgørende betydning for, at planter har kunnet etablere sig på land, fortæller Mads Eggert Nielsen i pressemeddelelsen.
Mere modstandsdygtige afgrøder
»Studiet har også nogle potentialer fremadrettet,« siger Henrik Brinch-Pedersen og fortsætter:
»Hvis man formår at udnytte den resistens, de påviser, kan vi måske nå hen til et fremtidsscenarie, hvor vi ikke behøver sprøjte med pesticider, fordi planterne kan forsvare sig selv.«
Og den nye viden kan potentielt bruges til at gøre nutidens afgrøder mere modstandsdygtige over for svampeangreb, der er en stor udfordring i landbruget.
»Hvis alle planter forsvarer sig på samme måde, må det betyde, at de mikroorganismer, som er i stand til forårsage sygdomme, for eksempel meldug, gulrust og kartoffelskimmel, har fundet en måde at komme igennem, slukke for eller slippe uset uden om forsvaret i deres respektive værtsplanter,« siger Mads Eggert Nielsen.
Nu vil forskerne finde ud af, om man igen kan opnå resistens, hvis man tilføjer de sygdomsramte planter forsvars-komponenter fra mere modstandsdygtige planter.
Ligesom det lykkedes med levermos og almindelig gåsemad.
