4. marts 2021

Forskere får plante til at optage 50 procent mere zink: Kan måske hjælpe verdens fejlernærede

PLANTEBIOLOGI

Over to milliarder mennesker på verdensplan er fejlernærede, fordi de mangler zink i deres kost. Med Københavns Universitet i spidsen har et internationalt forskerhold for første gang opdaget, hvordan man kan få planter til at øge optaget af zink med 50 procent. Den nye viden kan måske bruges til at forædle afgrøder med højere næringsindhold i fremtiden.

Grønne blade i en afrikansk kvindes hænder.
Særligt i verdens udviklingslande er fejlernæring et stort problem, som bl.a. skyldes ensidig kost og udhungrede landbrugsjorde. Foto: Getty

Mangel på zink og andre vitale næringsstoffer i kosten er en af de største årsager til fejlernæring i verden. Det anslås, at over to milliarder mennesker lider af zinkmangel, som fører til nedsat immunforsvar, mentale forstyrrelser og dværgvækst. Fejlernæringen skyldes bl.a. udhungrede landbrugsjorde, som påvirker næringsindholdet i den ris, hvede eller majs, der dyrkes på markerne.

Men forestil dig, at man kunne tænde for en kontakt i afgrøder allerede i frøstadiet, som fik dem til at sætte turbo på sit næringsoptag af fx zink eller jern og optage mere næring end normalt. Præcis sådan en kontakt har forskere fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet fundet i planten gåsemad (Arabidopsis).

"For første gang nogensinde viser vi, at vi ved hjælp af en molekylær 'kontakt' i planten kan få planten til at optage mere zink, end den ellers ville, uden at det har nogen negativ påvirkning på planten," siger lektor Ana Assunção fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Københavns Universitet og førsteforfatter på studiet. 

Plante optog 50 procent mere zink

Hos mennesker medvirker zink til at holde en lang række kemiske processer og proteiner kørende i vores kroppe. Kører disse processer ikke som de skal, bliver vi syge. Hos planter er det hovedsageligt væksten, der påvirkes negativt, hvis zink ikke er tilstede.

Forskere verden over har længe forsøgt at forstå, hvordan planter op- og nedjusterer deres optag af zink. Som de første har Ana Assunção og hendes kolleger nu identificeret to særlige proteiner og en række molekyler i planten gåsemads DNA, der bestemmer plantens evne til at optage og transportere zink rundt i plantevævet. Ved at ændre egenskaberne i disse følere eller sensorer, der findes som et tætforbundet netværk i planten, er forskerne lykkedes med at få den til at optage mere zink.

"Forenklet sagt har vi ved at redigere plantens 'zink-sensor' fået den til at tro, at den var i permanet underskud af zink, hvilket har fået den til at øge sit optag med helt op til 50 procent sammenlignet med en normal plante," forklarer studiets førsteforfatter Grmay Lilay postdoc i Ana Assunçãos gruppe.

Ris, bønner og tomater er næste skridt

Forskerne har bevist, at det er muligt at øge zink-optaget i deres forsøgsplante, men næste skridt er at reproducere resultaterne på rigtige afgrøder. Et arbejde, som forskerne allerede er godt i gang med.

"Lige nu arbejder vi på at genskabe vores resultater i bønner, ris og tomater. Hvis det lykkes, står vi over for nogle interessante muligheder for at udvikle ekstraordinært næringsholdige og bioforædlede afgrøder, som er en bæredygtig måde at forbedre den menneskelige kost på," siger Ana Assunção.

På sigt vil forskernes resultater måske kunne anvendes ved hjælp af genredigerings-teknikken CRISPR eller bioforædling, hvor afgrøder med særligt gode fortin for at optage fx zink identificeres og fremavles naturligt. 

"Der findes store plantegenetiske databaser, hvor vores arbejde med at finde de proteiner og molekyler, som styrer plantens zink-optag, kan bruges til at finde de eksemplarer, der har de bedste forudsætninger for højt zink-optag," slutter Grmay Lilay.

Resultatet er tilvejebragt i samarbejde med Universitetet i Wageningen og Universitetet i Porto og netop udgivet i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Plants.