Dansk gennembrud: Sådan kan planter tåle mere frost

Planter har en funktion i generne, der sørger for, at de kortvarigt kan modstå frost.

Og kan man skrue lidt op for den egenskab, så den varer længere, end naturen sørger for, ja så vil man formentlig kunne opnå, at planterne klarer sig gennem et langt og frossent forår.

Det fortæller Peter Kindgren, postdoc på Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.

»Ideen er at få planter til at overleve bedre. Og kan vi regulere dem til at modstå frost bedre, kan de formentlig også reguleres til at modstå tørke eller regn bedre,« siger han.

Han har sammen med sine kolleger som de første beskrevet, hvordan kodende dna bliver reguleret af ikke-kodende dna, når det bl.a. gælder frostbeskyttelse.

Når kulden sætter ind, igangsætter kodende dna produktionen at frostbeskyttende proteiner, hvorefter ikke-kodende dna efter en stund sætter en stopper for denne produktion.

Junk-dna er ganske nyttigt

Forskerne har undersøgt bestemte strenge af plantens dna – det, som tidligere var kendt som ’junk-dna’. ’Junk-dna’ har for vores eget vedkommende været brugt som udtryk for de omkring 95 procent af vores egen dna, som ikke kodede for noget, men så ud til at være en slags mørkt stof, der stabiliserede genomet, men ellers ikke lavede det store.

Efter udbredelsen af helgenomsekventeringer har man imidlertid fundet ud af, at der ikke er så meget junk over de ikke-kodende dele alligevel, men at de har meget specifikke arbejdsopgaver – således også at stoppe produktionen af de proteiner, som beskytter mod kulde.

Selv om der har været gjort forsøg i det små på internationalt plan, er forskergruppen fra KU altså de første, som har sat ord og konkrete eksempler på disse antagelser in vivo, og derfor er opdagelsen også netop blevet publiceret i det anerkendte tidsskrifte Nature Communications.

Her har forskerne med egne mikroskopøjne set, at bestemte ikke-kodende stykker dna styrer, hvornår den kodende del skal stoppe frosttolerancen. De bevæger sig nemlig i modsat retning af det kodende dna, så de to strenge kolliderer og dermed stopper produktionen af de frostbeskyttende proteiner.

Denne egenskab er nyttig at kende, hvis man vil manipulere med plantens egen måde at gøre tingene på.

Tricket vil dermed være at prøve at skubbe lidt til det punkt på dna-strengen, hvor den ikke-kodende del står klar til at lege spøgelsesbilist mod den kodende del. Kan man udsætte det punkt, vil planten således kunne modstå frost i længere tid, fortæller Peter Kindgren.

»Vi ser, at når vi fjerner den ikke-kodende del, så nedregulerer planten ikke nær så hurtigt kuldebeskyttelsen. Vi har set det i vores modelplante 'gåsemad', men vi forventer, at det samme gør sig gældende for for eksempel byg og hvede,« siger Peter Kindgren.

Benspænd for stopklodserne

Når planter fra naturens hånd kun tænder kortvarigt for frostbarrieren, det vil sige i omkring to uger, skyldes det ifølge Peter Kindgren, at denne beskyttelse også sætter plantens vækst i dvale.

Derfor kan det heller ikke nytte noget fuldstændig at blokere for, at funktionen slår fra igen. Men forskerne har opdaget, at det vindue, hvor planten kan beskytte sig uden de store omkostninger for væksten, faktisk er lidt større, end planten selv udnytter.

På den måde skal forskerne have luret, hvordan barrieren kan stå ’tændt’ i længere tid, men dog stadig slippe taget, når frosten ikke længere er et problem.

»Så langt er vi ikke nået endnu, men det er noget, vi undersøger nærmere, og når vi kommer mere i detalje med det, er håbet, at vi syntetisk kan indsætte en dna-streng i planten, hvor ’stopklodserne’ er lidt anderledes placeret,« siger Peter Kindgren og fortsætter:

»Nu har vi i første omgang vist, hvordan kollisionerne foregår, og at kuldebeskyttelse er reguleret af denne mekanisme. Nu vil vi gerne længere ind i, præcis hvor reguleringen foregår i planten, så vi måske om nogle år kan skabe mere tolerante planter,« siger han.