05. august 2019

Stueplantes værn mod tørke kan give nyttig viden i en tid med klimaforandringer

PLANTEBIOLOGI

Det har længe været kendt at nogle planter håndterer tørke bedre end andre. Nu har danske forskere, som nogle af de første i 100 år, undersøgt mekanismerne bag Aloe plantens evne til at overleve længere perioder med tørke. Ny viden som måske kan bidrage til mere robuste afgrøder i fremtidens omskiftelige vejr.

Aloe Vera plantens evne til at håndtere tørke har gjort den til en populær stueplante.

Forskere fra Statens Naturhistoriske Museum og Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet har i samarbejde med forskere fra Royal Botanic Gardens Kew i England, nu vist at visse Aloe arter skrumper – eller mere videnskabeligt – folder sine cellevægge sammen og på den måde sparer på ressourcerne gennem en tørkeperiode. Samtidig ændrer planten sammensætningen af sukkerstoffer i plantevævet. Resultaterne er netop publiceret i tidsskriftet Plant, Cell and Environment.

”Vores resultater kobler ændringer i sukkerstofsammensætningen med Aloe plantens håndtering af længere tørkeperioder. Det er yderst relevant i disse tider på grund af klimaforandringer og de potentielle større klimatiske udsving, at vi forstår hvilke mekanismer, der tillader visse planter at overleve under ekstreme forhold,” siger plantebiolog Louise Isager Ahl fra Statens Naturhistoriske Museum.

Brugbare genetiske egenskaber

De fleste sukkulenter er i stand til at overleve i områder med kortere eller længere tørkeperioder. En evne der også har gjort sukkulenter til populære stueplanter. Aloe vera og andre Aloe arter har et særligt væv i midten af bladene, det såkaldte hydrenchymvæv. Dette væv har en veludviklet evne til at kontrollere indholdet af vand i bladene.

En af de mekanismer, som sukkulenterne benytter sig af for at modstå tørke, er at folde deres cellevægge sammen ved dehydrering og efterfølgende folder dem ud igen, når vand igen er tilgængeligt. Det er formentlig den særlige sammensætning af sukkerstoffer både i cellevæggen og inden i cellerne af dette væv, der gør planterne i stand til så nøje at kontrollere og holde på vandet. En egenskab, som måske kan overføres til andre planter.

Den nederste halvdel viser udvidede Aloe Vera- cellevægge, der lige har fået vand. 
Den tydelige lilla stribe i midten viser sammenfoldede cellevægge, der er udsat for tørke.

”Jeg kunne forestille mig, at man ved at identificeret de genetiske mekanismer, der gør Aloe arter i stand til at lave disse foldninger i cellevæggen, i fremtiden kan sætte tilsvarende mekanismer ind i fx afgrøder for at gøre dem mere modstandsdygtige over for klimaforandringer,” siger Louise Isager Ahl.

Resultater bygger på 100 år gamle observationer

De første beskrivelser af sukkulente plantearter med foldede cellevægge blev lavet af en tysk botaniker i slutningen af 1800-tallet. Hans observationer blev i starten af 1900-tallet yderligere undersøgt af en anden tysk botaniker, men siden da har meget få forskere dykket ned i de bagvedliggende mekanismer. Ikke før Louise Isager Ahl og Jozef Mravec undrede sig over, om der mon kunne være en sammenhæng mellem de ændringer de så i sukkerstofsammensætningen og foldningerne i cellevæggen. Sammen begyndte de at undersøge sammensætningen af sukkerstoffer yderligere i Aloe planten både før og efter tørke. 

”Evnen til at overleve tørke ved hjælp af tilpasninger i cellevæggen findes også i andre sukkulenter, men ændringerne i sukkerstofsammensætningen i Aloe er i forbindelse med tørke ikke tidligere blevet undersøgt. Det unikke samarbejde mellem botanikere og sukkerstofkemikere i projektet har derfor givet os en bedre forståelse af sammensætningen og funktionen af disse sukkerstoffer i planternes tørkehåndtering,” siger Louise Isager Ahl.

Læs den videnskabelige artikel i Plant, Cell and Environment: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.13560

Forskergruppen består af: Louise Isager Ahl Post doc, Ph.d., Statens Naturhistoriske Museum, Nina Rønsted Professor, Ph.d., Statens Naturhistoriske Museum, Jozef Mravec Adjunkt, Ph.d., Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Bodil Jørgensen Lektor, Ph.d., Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Olwen M. Grace Senior research leader, Phd., Comparative Plant & Fungal Biology, Royal Botanic Gardens, Kew og Dr. Paula J. Rudall, merit researcher (emeritus), Comparative Plant and Fungal Biology, Royal Botanic Gardens Kew.