Gener fra dværgulvefod skal afsløre cellevæggenes hemmeligheder

Danske forskere har sammen med et internationalt team af omkring 100 forskere sekventeret hele genomet for en art af planten dværgulvefod - Selaginella moellendorffii.

De danske forskere, som er med i projektet, interesserer sig primært for, hvordan planter danner de komplekse kulhydrater i cellevæggene, og hvordan disse kulhydrater kan anvendes.

»Selaginella moellendorffii hører til blandt de mest oprindelige karplanter, og ved hjælp af den kan vi arbejde os baglæns og studere evolutionen. Det kan give os værdifuld viden om, hvordan planters kar til transport af vand og næringsstoffer er opstået, og hvordan planter laver den specialiserede cellevæg, som omslutter karrene,« siger Jesper Harholt, der er postdoc ved Institut for Plantebiologi og Bioteknologi på Københavns Universitet.

Hundredevis af enzymer i brug

Det har vist sig at være ganske vanskeligt at finde generne og de tilhørende enzymer, som er involveret i biosyntese af planters cellevægge. Planter bruger nemlig flere hundrede forskellige enzymer, når de bygger deres cellevægge, og hvert enzym findes kun i meget lav koncentration. Det er derfor uhyre vanskeligt at oprense dem i en mængde, der er stor nok til, at man kan bestemme enzymernes funktion.

Men når man har planternes genomsekvenser, kan man gå den modsatte vej. Ved hjælp af genomsekvenserne identificeres gener, som kunne være involverede i biosyntese af komplekse kulhydrater. Generne klones, og der fremstilles store mængder af de enzymer, som generne koder for. Derefter karakteriseres enzymerne ved hjælp af særlige substrater og avancerede analysemetoder.

Betydning for biobrændstof

Grundforskning i cellevægsbiologi kan få stor betydning i forbindelse med fremstilling af biobrændstoffer og fossilfri råstoffer til industrien. For produktionen af andengenerations-bioethanol handler om at lave planternes cellevægge om til ethanol, hvilket er meget vanskeligt.

»En del af de enzymer, som planter bruger i deres omsætning af komplekse kulhydrater, kan indgå i værktøjskassen med enzymer, der bruges til forarbejdning af biomasse. Med detaljeret kendskab plantecellevæggenes opbygning og biosyntese vil også det på sigt være muligt at udvikle energiafgrøder, som er specielt egnede til produktion af andengenerations-bioethanol,« forklarer Peter Ulvskov, der er professor ved Institut for Plantebiologi og Bioteknologi på Københavns Universitet.

Men genomet kan også afsløre meget andet. Jody Banks fra Purdue University i USA søger f.eks. svar på, hvilke gener der er involveret i dannelsen af blomster. Selaginella moellendorffii og andre ulvefødder danner nemlig ikke blomster, men formerer sig ved hjælp af sporer, og sammenligning af genomer fra sporedannende og blomstrende karplanter vil kunne afsløre gener, som kun findes i blomstrende planter.

Forskningen er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Science.

Dokumentation

Se artiklen i Science her