Ny viden om Jordens vigtigste biokemiske reaktion: Et skridt på vejen til at øge planters CO2-optag

Forestil dig, at vi kunne fremavle planter, der kunne optage endnu mere CO2 fra atmosfæren og bidrage til at løse verdens klimaproblemer. I tusinder af år har vi mennesker allerede udvalgt, fremavlet og optimeret planter, så de gav os mere mad og sikrede vores overlevelse.

Den vigtigste og mest grundlæggende funktion for liv på Jorden – fotosyntesen – har dog ikke været relevant at fremavle eller screene for før nu, hvor menneskeskabte udledninger af drivhusgasser truer kloden. Men med nye teknologier ved hånden arbejder forskere verden over i øjeblikket på at forstå de indre processer i planter, som driver fotosyntesen.

I et nyt studie udgivet i det videnskabelige tidsskrift PNAS har forskere fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet netop opdaget, at en gruppe af proteiner i plantens bladceller, kaldet CURT1, spiller en langt vigtigere rolle i fotosyntesen, end vi tidligere troede.

”Vi har opdaget, at CURT1-proteinerne styrer plantens udvikling af grønne blade allerede fra frøstadiet. Dermed har proteinet stor indflydelse på, hvor effektiv plantens fotosyntese er,” forklarer lektor Mathias Pribil, som er hovedforfatter på studiet.

Protein kickstarter fotosyntese

Tidligere troede man, at CURT1-proteinerne spillede en mere beskeden rolle og først var tilstede i planten, når den var moden og bladene fuldt udviklede. Men ved hjælp af topmoderne billedteknikker og computerudstyr har forskerne zoomet 30.000 gange ind på væksten af en række forsøgsplanter af arten gåsemad (Arabidopsis) for at studere dem på molekylært plan. Og her har forskerne kunnet se, at CURT1-proteinerne er med helt fra starten af plantens liv.

”Det er et virkelig kritisk tidspunkt for planten, når den vokser op gennem jorden og rammes af sollys og meget hurtigt skal have gang i fotosyntesen for at overleve. Her kan vi se, at CURT1-proteinerne koordinerer de processer, der sætter fotosyntesen i gang, så planten kan overleve, og det vidste vi ikke tidligere,” siger Mathias Pribil.

Fotosyntesen foregår i det, der kaldes plantens grønkorn eller kloroplaster, som er ellipseformede legemer med en længde på 0,005 mm – en slags planteceller inde i bladet. I plantens grønkorn findes en membran, eller hinde, som rummer proteiner og andre funktioner, der får fotosyntesen til at fungere.

”CURT1-proteinerne styrer formen på membranen, hvilket gør det lettere for de øvrige proteiner i plantecellen at bevæge sig rundt og udføre vigtige opgaver omkring fotosyntesen, alt efter hvordan miljøet omkring planten skifter. Det kan fx være reparation af de funktioner, der høster sollys, hvis sollyset er meget kraftigt eller at skrue op for høsten af lys, hvis sollyset er svagt,” forklarer Mathias Pribil.

Forbedret CO2-optag i fremtiden

Det nye resultat giver dybere indsigt i den vigtigste biokemiske reaktion på Jorden. For uden planter ville der hverken være dyr eller mennesker på Jorden. Resultatet gør sig indtil videre kun gældende for planten Gåsemad, men forskeren bag vil være ”meget overrasket” hvis ikke også CURT1-proteinernes betydning for fotosyntesen gør sig gældende hos andre planter.

”Det her er et vigtigt skridt på vejen til at forstå alle de komponenter, der styrer fotosyntesen. Spørgsmålet er så, om vi kan bruge den nye viden til at forbedre proteinkomplekset CURT1 hos planter generelt, så fotosyntesen kan optimeres,” siger Mathias Pribil og tilføjer:

”Meget af vores forskning går på, at gøre fotosyntesen mere effektiv, så planter kan optage mere CO2. På samme måde, som vi igennem hele landbrugets historie har udvalgt og forædlet de bedste afgrøder, handler det nu om at hjælpe naturen med at blive den bedst mulige CO2 –opfanger,” siger Mathias Pribil.