Forskere vil overføre N-fixerende evne til byg og majs

Forskere ved Aarhus Universitet har i samarbejde med Syddansk Universitet gjort en banebrydende opdagelse, der kaster lys over det komplekse samspil mellem bælgplanter og kvælstoffikserende bakterier. Det fortæller Aarhus Universitet i en pressemeddelelse

Deres undersøgelse beskriver den afgørende rolle, som såkaldt fosforylering spiller for dannelsen af symbiotiske knolde på planterødder.

Ved fosforylering forstås en mekanisme, der fungerer som katalysator for den symbiotiske relation mellem bælgplanter og kvælstoffikserende bakterier, og i undersøgelsen har forskerne nu identificeret fire vigtige fosforyleringssteder.

Forskernes langsigtede mål er at muliggøre symbiose i rodknolde i vigtige afgrøder som byg, majs og ris, så man undgår at bruge kunstgødning.

Identificeret for første gang

Bælgplanter har som bekendt en unik evne til at samarbejde med kvælstoffikserende bakterier i jorden, kendt som rhizobia.

Bælgplanter og rhizobia indgår i symbiotiske relationer, når de mangler kvælstof, så planten kan trives uden behov for tilførsel af kvælstof udefra.

Symbiotiske knolde dannes på plantens rod, som let koloniseres af kvælstoffikserende bakterier. Celleoverflade-receptoren, kaldet symrk, er ansvarlig for at formidle det symbiotiske signal fra rhizobia-opfattelse til dannelse af knolden. Receptorens aktiveringsmekanisme var indtil for nylig ukendt.

I denne undersøgelse har forskerne nu identificeret fire vigtige fosforyleringssteder, der fungerer som katalysator for den symbiotiske relation mellem bælgplanter og kvælstoffikserende bakterier.

De indledende trin i den symbiotiske vej på celleoverfladen er velbeskrevne, men ingen forskere har hidtil beskrevet, hvordan signalet videresendes nedstrøms.

Opdagelsen af disse vigtige fosforyleringssteder er et vigtigt skridt i retning af at kopiere denne evne til at danne symbiotiske relationer med kvælstoffikserende bakterier til vigtige afgrødeplanter.

- Vi vidste, at receptoren og dens aktivitet er afgørende for etableringen af symbiose, men vi vidste ikke hvordan eller hvorfor. Fosforylering er en almindelig mekanisme til regulering af kinaseaktivitet, så vi havde en teori om, at symrk's funktion var knyttet til specifikke fosforyleringer, forklarer Nikolaj Abel, der er forsker ved Aarhus Universitet.

Målet er at muliggøre symbiose i rodknolde i vigtige afgrøder

Det langsigtede mål er at muliggøre symbiose i rodknolde i vigtige afgrøder som byg, majs og ris.

Det er afgrøder, som kræver store mængder kvælstofgødning for at vokse, hvilket resulterer i enorme CO2-aftryk og gør mindre landbrug ude af stand til at producere stabile udbytter, lyder det fra Aarhus Universitet.

Med den vellykkede identifikation af fosforyleringssteder, der er afgørende for at starte noduleringsprogrammet i bælgplanter, mener forskerne, at den nye viden er lovende for at kunne omsætte kvælstoffikserende træk til afgrøder som byg, majs og ris, så man undgår at bruge kunstgødning.