Et forskerhold ledet af Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory, har opdaget det specifikke gen, der kontrollerer et vigtigt symbiotisk forhold mellem planter og jordsvampe. Opdagelsen kan føre til udvikling af bioenergi og fødevareafgrøder, der kan modstå barske vækstbetingelser, modstå patogener og skadedyr, kræve mindre handelsgødning og producere flere og større planter pr. hektar. Det skriver ScienceDaily.
Forskere har i de senere år udviklet en dybere forståelse af det komplekse forhold, planter har til mycorrhizalsvampe i jorden. Svampene danner en kappe omkring planterødder, hvilket øger næringsstofoptagelsen, hvor planten gengæld afgiver kulstof til jordsvampene.
- Hvis vi kan forstå den molekylære mekanisme, der styrer forholdet mellem planter og gavnlige svampe, kan vi begynde at bruge denne symbiose til at finde de specifikke forhold i planter som øger modstanden mod tørke, patogener, forbedring af kvælstofoptagelse med mere, siger en af forskerne, molekylærgenetiker Jessy Labbe.
At finde de genetiske virkemekanisker i en plante, der tillader symbiosen med svampene, har været et af de mest udfordrende omfordrende områder inden for planteavl. Opdagelsen, der er beskrevet i Nature Plants, er kommet efter 10 års forskning, som har omfattet genomisk sekventering, kvantitativ genetik og computermodeller kombineret med eksperimentel biologi.
Isolere protein
Forskerne undersøgte symbiosen dannet mellem visse arter af poppeltræet og svampen Laccaria bicolor (L. bicolor). Holdet brugte supercomputere sammen med genomsekvenser for at isolere det særlige receptorprotein, PtLecRLK1. Når de havde identificeret det sandsynlige kandidatgen, tog forskerne med til laboratoriet for at tjekke deres fund.
- Eksperimentel validering er nøglen til denne opdagelse, da genetisk kortlægning afslørede statistiske forbindelser mellem symbiosen og dette gen, men eksperimentelle valideringer gav et definitivt svar på, at det er netop dette gen, der styrer symbiosen, siger molekylærbiolog Jay Chen.
Forskerne valgte Arabidopsis, en plante, der traditionelt ikke interagerer med svampen L. bicolor, og endda betragter den som en trussel. De skabte en konstrueret version af planten, der udtrykker PtLecRLK1-proteinet og placerede derefter planterne med svampen. Svampen L. bicolor omsluttede plantens rodspidser fuldstændigt og dannede en svampeskede, der indikerer symbiosedannelse.
