Sygdomsresistens kan udvikles fra planters egne forsvarsmekanismer – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Institut for Plante- og Miljøvidenskab > Nyheder > Sygdomsresistens kan u...

13. oktober 2016

Sygdomsresistens kan udvikles fra planters egne forsvarsmekanismer

Plantesygdomme

Omfattende viden om planters genetik baner vej for anvendelsen af nye teknikker, som kan være med til at sikre fremtidige afgrøder mod svampeangreb. Forskere ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab vil anvende teknikkerne til at udvikle bæredygtig sygdomsbekæmpelse ved at styrke plantens egne forsvarsmekanismer og derved opnå sygdomsresistens.

Af Natasja Lykke Corfixen

Meldug er en af svampesygdommene, som forskningen sætter fokus på. Foto: Plant Defence Genetics, Institut for Plante- og Miljøvidenskab.

Svampesygdomme som meldug og rust nedsætter udbyttet af mange kornafgrøder i landbruget, og bekæmpelsen af dem kræver kontinuerlig brug af ressourcer til forædling af planterne. Små ændringer i plantens genom kan undertiden afhjælpe problemet på længere sigt ved at styrke plantens eget forsvar.

Hvor i genomet, disse ændringer skal foretages, undersøges i et nyt projekt på Institut for Plante- og Miljøvidenskab. Projektet har modtaget en bevilling fra Det Frie Forskningsråd - Teknologi og Produktion (FTP) på ca. 6,5 mio. kr. til at arbejde hen imod at forhindre store landbrugsmæssige tab samt sikre, at sygdomsbekæmpelse bliver både miljømæssigt og økonomisk mere bæredygtig.

”Vi vil ændre planten således, at den bedre kan forsvare sig imod sygdomme med særligt fokus på svampesygdommen meldug. Dette vil vi gøre vha. en relativt ny teknik, genomeditering, som først er muliggjort inden for de seneste år,” fortæller projektets koordinator, professor Hans Thordal-Christensen.

Teknikken gør det muligt at lave en ændring i plantens genom ved at introducere et brud i DNA’et på et forudbestemt sted. Når planten bagefter selv reparerer bruddet, opstår der fejl i DNA sekvensen, som enten ændrer eller helt ødelægger genet:

”Brugen af metoden baseres på, at man har et godt kendskab til generne, så man ved præcist, hvad man vil påvirke, og hvilken effekt dette vil have. Da vi har arbejdet med systemet i mange år, har vi efterhånden stor indsigt inden for området” siger Hans Thordal-Christensen.

Sygdommene angribes fra to sider
Baseret på en række af forskningsgruppens opdagelser er projektet blevet opdelt i to faser, hvor der fokuseres på forskellige metoder til optimering af plantens forsvar. Den første fase kan igangsættes hurtigt, da en del af baggrundsforskningen allerede er lavet. Her er formålet at ændre nogle af plantens antifungale proteiner således, at de har større mulighed for at angribe svampen. Dette gøres ved at flytte proteinerne fra overfladen og ind i plantecellerne, hvor svampen angriber:

”Vi forventer, at dette vil give planten en mere holdbar resistens sammenlignet med den resistensudvikling, man normalt bruger under forædling af planter, som baserer sig på genkendelse af svampen, ” forklarer Hans Thordal-Christensen.

Svampen kan efter den traditionelle forædling hurtigt tilpasse sig således, at plantens evne til at genkende den og derved forsvare sig imod den forsvinder.  Dette adskiller sig fra den metode, som forskningsteamet nu vil skabe, hvor plantens intracellulære forsvar styrkes. Resultaterne fra denne del af forskningen vil potentielt kunne anvendes i landbruget inden for en kortere tidshorisont.

Forskningens anden fase skal også finde en metode til forbedring af plantens resistens, men denne gang på baggrund af de effektorproteiner, som svampen producerer. Effektorerne overføres normalt af sygdomsorganismen til planten og bruges her til at hæmme plantens forsvar:

”Vi har tidligere arbejdet med to effektorer, én fra meldugsvampen og én fra gulrustsvampen, og vi har fundet de planteproteiner, som de binder sig til. Vores forskning vil sigte efter at forstå, hvordan effektorerne påvirker disse planteproteiner og derefter målrettet prøve at designe ændrede proteiner, så effektorerne ikke længere påvirker dem,” fortæller Hans Thordal-Christensen.

Projektets store udfordring bliver hermed at knække koden til, hvordan de veltilpassede plantepatogener kan snydes til ikke længere at kunne påvirke de rette planteproteiner. Derfor har denne del af forskningen et tidsmæssigt længere perspektiv, men har til gengæld stort potentiale for radikalt at ændre planteresistensen. Hans Thordal-Christensen forklarer sin grundholdning til problemstillingen:

”Det at evolutionen ikke har gjort planten i stand til at forsvare sig imod svampesygdomme, skal ikke forhindre mig i at forsøge.”

Ny teknik forbinder grundforskning og anvendt forskning
I det aktuelle projekt ligger potentialet ikke kun i at forbedre planters forsvar mod sygdomme, men også i at bekræfte at forståelsen bag resultaterne er rigtig. Foruden sygdomsresistens anvendes genomeditering inden for andre områder, som f.eks. planteernæring og kvalitetsforbedring, og forskningsresultaterne vil således kunne anvendes i flere sammenhænge.

”Men vi skal vide hvilke ændringer, der skal foretages,” minder Hans Thordal-Christensen om, ”Jo større indsigt vi har plantecellernes biologi, jo bedre kan vi finde løsninger på praktiske udfordringer. Dertil kan vi også bruge genomeditering i vores forskning i planternes biologi. På den måde er teknikken til fælles glæde for både grundforskning og anvendt forskning.” 

Bevillingen skal som en del af projektet også sikre udvidelsen af instituttets forskningsgruppe, Plant Defence Genetics, således at metoder til sygdomsbekæmpelse fortsat udvikles. Størstedelen af forskningen kommer til at foregå på Institut for Plante- og Miljøvidenskab, mens en mindre del varetages af eksperter på forskningscentret AU Flakkebjerg, Aarhus Universitet.