Hemmeligheden bag de flade blade – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Institut for Plante- og Miljøvidenskab > Nyheder > Hemmeligheden bag de f...

01. november 2016

Hemmeligheden bag de flade blade

Copenhagen Plant Science Centre

Fra knop til flad bladstruktur. En ny udgivelse baseret på et samarbejde mellem Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet og det Europæiske Molekylær Biologiske Laboratorium har nu afsløret, hvordan molekyler i bladets forskellige vævstyper styrer bladets basale udvikling. På den måde opnår planten den optimale struktur til at fange sollys samt til optagelse og frigivelse af gasser.

Af Natasja Lykke Corfixen

Opretholdes den molekylære balance, udvikles de flade blade, som kendetegner de fleste planter (venstre). Forstyrres balancen i blades tidlige udvikling, vil det udvikle en struktur, som i hørere grad ligner en stængel (højre). Foto: Paz Merelo - EMBL.

Hvordan bladene går fra at være små bulede udposninger i deres tidlige stadie til at blive de flade strukturer, som vi kender fra de fleste fuldvoksne planter, har længe været en gåde. Et forskningssamarbejde mellem Stephan Wenkels forskningsgruppe ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Københavns Universitet og Marcus Heislers gruppe ved det Europæiske Molekylær Biologiske Laboratorium (EMBL) har omsider løst gåden. Forskerne viser her, hvordan molekyler i bladets top og bund holder hinanden i skak for at sikre den korrekte udvikling.

”Projektet startede ud fra et samarbejde med Marcus Heislers laboratorie ved EMBL, da jeg stadig boede i Tyskland. I 2010 begyndte vi at diskutere, hvordan vi ved fælles indsats kunne opdage nye gener og transkriptionsfaktorer involveret i blades udvikling, hvilket resulterede i en udgivelse i 2013, og samarbejdet har nu givet os disse resultater,” siger Lektor Stephan Wenkel, én af hovedforskerne bag projektet. 

Jordens iltreserver produceres af planterne, og disse højspecialiserede oxygenfabrikker har i løbet af mange millioner år tilpasset sig og forårsaget drastiske skift i jordens biosfære. Hemmeligheden bag deres succesfulde kolonisering af landjorden ligger blandt andet i bladenes effektive udformning, som gør planterne i stand til at optage mest muligt sollys pr. arealenhed.

”Bladenes overside består af væv, som er involveret i både fotosyntese og fiksering af CO2 fra atmosfæren, og producerer dermed sukker. Finder vi ud af, hvordan et blad produceres, kan vi måske manipulere denne proces og dermed producere blade, som indeholder mere fotosyntetisk væv, og som måske endda er større,” forklarer Stephan Wenkel.

Molekylær interaktion styrer udviklingen
Forskelligheden mellem bladets under- og overside etableres allerede i et tidligt forstadie, som kun består af nogle få celler. Adskillelsen er essentiel for udviklingen af blades flade struktur. Det har længe stået klart, at en bestemt transkriptionsfaktor, som regulerer udtrykkelse af gener, kun bliver produceret i de celler, som danner grundlag for bladets overflade, imens produktionen i undersidens celler bliver hæmmet af bestemte mikroRNA.

Så snart den ene transkriptionsfaktor fjernes fra samarbejdet (højre), reduceres produktionen af REVOLUTA (rød) kraftigt, da dannelsen af mikroRNA ikke længere forhindres, som den normalt ville blive (venstre). Foto: Paz Merelo - EMBL.

Det nye studie har fastlagt, hvordan det kan lade sig gøre, at mikroRNA’et ikke også produceres i blades overfladeceller. Her er der nemlig tale om et trefoldigt samspil mellem flere molekyler. Den tilhørende transkriptionsfaktor samt én af to andre transkriptionsfaktorer tilhørende en anden familie binder sig sammen til det DNA-baserede udgangspunkt for dannelsen af microRNA’et og forhindrer derved produktionen af det.

”Vi har fundet ud af at transkriptionsfaktoren, REVOLUTA, som normalt er med til dannelsen af bladets overside, regulerer sin egen regulator. Dette gør den ved at igangsætte produktionen af to andre transkriptionsfaktorer, som den binder sig sammen med og forhindrer produktionen af et specifikt microRNA i bladets overside,” fortæller Stephan Wenkel. 

Forskningen har således afklaret et centralt spørgsmål inden for plantefysiologi, men har samtidigt været med til at skabe nye spørgsmål. Transkriptionsfaktorerne er nemlig også involveret i plantens evne til at forlænge sin stængel, når den udsættes for skygge, men det er endnu uklart, om microRNA’et også er involveret i denne regulering.

Projektet blev gjort muligt med støtte fra den Tyske Forskningsfond (DFG), Marie Curies Internationale Reintegrations Bevilling (IRG) samt bevillinger fra det Europæiske Forskningsråd (ERC).