Hvorfor kan bælgplanter dyrkes uden kvælstofgødning?
Forskere fra Aarhus Universitet har dobbeltpublikation i Nature
Forskere fra Molekylærbiologisk Institut ved Aarhus Universitet har fundet to gener, som bælgplanter - såsom ærter og bønner - bruger til at genkende de specielle jordbundsbakterier, der gør det muligt for bælgplanter at gro uden tilførsel af kvælstofgødning.
Opdagelsen har stor betydning for forædling af bælgplanter og for forståelsen af de mekanismer, planter bruger til at skelne nyttige mikroorganismer fra for eksempel sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Forståelse af denne skelnen mellem gode og onde mikroorganismer åbner nu mulighed for målrettet at undersøge, om bælgplanternes genkendelsesmekanisme kan overføres til nytteplanter fra andre familier, f.eks. byg, hvede og ris.
Forskningsresultaterne er netop offentliggjort i to artikler i det ansete, internationale tidsskrift Nature.
Planter i symbiose
Planter har altid levet omgivet af mikroorganismer og svampe, og tiden har bragt mange specialiserede samlivsformer med sig. For eksempel har nogle af bælgplanterne udviklet evnen til at binde luftens kvælstof i deres rodknolde gennem en symbiose med jordbundsbakterien Rhizobium . Siden agerbrugets oprindelse er bælgplanter derfor blevet dyrket for at udnytte det høje proteinindhold, planten opbygger fra det bundne kvælstof. Samtidig tilføres jorden kvælstof, der i sædskiftet udnyttes af korn, roer og kartofler. Dyrkning af bælgplanter er derfor en af grundpillerne i økologisk jordbrug.
To specielle gener
Det er fundet af to specielle gener, der koder for såkaldte "receptor kinase proteiner", der vækker opsigt. Forskerne fra Aarhus Universitet har undersøgt bælgplanten japansk kællingetand ( Lotus japonicus ), og deres undersøgelser har vist, at to mutanter af denne plante ikke danner kvælstoffikserende rodknolde.
- Mutanterne bærer en mutation i to af de gener, der indgår som første led i genkendelsesprocessen af Rhizobium -bakterierne på overfladen af bælgplanteroden. Denne specifikke genkendelse er en forudsætning for, at et varigt, symbiotisk forhold indledes, forklarer lektor, lic.scient. Jens Stougaard, Molekylærbiologisk Institut. Ved at undersøge disse gener kan vi karakterisere genets funktion, og vi forventer at kunne bidrage med øget indsigt i, hvordan bælgplanterne specifikt genkender og reagerer på Rhizobium -bakterierne og skelner dem fra de tusindvis af andre mikroorganismer, venner som fjender, der findes i jorden.
Betydning for fødevarer
- Vi forventer også, at fundet af de pågældende gener vil få betydning for forståelsen af, hvorfor bælgplanter i det hele taget danner rodknolde efter invasion af jordbundsbakterien Rhizobium , mens andre planter som ris og hvede ikke gør det, fortsætter Jens Stougaard. Symbiosen i rodknoldene tillader bælgplanter at binde luftens kvælstof og udnytte den som gødning - en egenskab, man håber på med tiden at kunne overføre til fødevareplanter som hvede, byg, ris og kartofler, så vi derved kan begrænse eller helt undgå brugen af kvælstofkunstgødning. På kortere sigt er det nu muligt direkte at forædle bælgplanternes evne til at genkende de bedste og mest effektive Rhizobium -bakterier og derved forøge proteinproduktionen i bælgplanteafgrøder som sojabønner og ærter.
Nærmere information
Flere oplysninger kan fås hos lederen af forskergruppen, lektor, lic.scient. Jens Stougaard, Molekylærbiologisk Institut, tlf. 8942 5011, e-post stougaard@mb.au.dk
13. oktober 2003
Ingeborg Christensen
Informationskontoret
ic@adm.au.dk
