Det pågår en ständig kamp mellan sjukdom och försvar – mellan växterna och deras fiender. Nu kan man visa hur olika delar i vissa växter offrar sig själva för att resten av växten ska överleva. Foto: Göteborgs universitetVisa alla (2)
Visa alla (2)

Växterna begår självmord

Publicerad

Idag förstörs ungefär en tredjedel av alla grödor globalt av virus, bakterier, svampar och insekter. Därför forskas det mycket kring växternas eget immunförsvar och vad som gör olika växter mer eller mindre resistenta mot sina fiender. Målet är att kunna ta fram växter med bättre motståndskraft och minska både de stora förlusterna i världens skördar och användningen av giftiga bekämpningsmedel.

Växter i naturen är hela tiden omgivna av virus, bakterier, svampar och andra encelliga organismer som på olika sätt försöker angripa och använda växterna som födokällor. För att försvara sig mot sina små fiender har växter utvecklat ett immunförsvar. Men de små inkräktarna har då i sin tur utvecklat strategier för att undkomma eller störa växternas försvar.

Genom evolutionen har den här kampen fortsatt. Växterna utvecklar nya lager av försvar som hjälper dem känna igen och bekämpa inkräktare – och organismerna fortsätter med att ständigt försöka bryta växtens försvar med nya strategier.

Cellernas martyrdöd

En märkvärdig metod som växterna utvecklat har länge gäckat forskarna. Men nu har en grupp svenska forskare upptäckt hur det går till när växterna i självförsvar begår självmord.

–  När en växt känner igen en sjukdomsalstrande mikroorganism (även kallade patogen) aktiveras en försvarsreaktion i växten som kallas hypersensitiv respons. Reaktionen gör att de växceller som är i direkt fysisk kontakt med patogenen och kringliggande celler genomgår en programmerad celldöd, säger Anders Nilsson en av forskarna bakom studien, vid Göteborgs universitet.

Den del av växten som begår självmord är förlorad – det är priset som växten får betala – men det är en cellernas martyrdöd. Bättre att förlora ett blad eller en del av vävnaden än att hela växten blir infekterad och dör.

Istället dödas angriparen

Vid celldöden frigörs giftiga ämnen som dödar angriparen och som signalerar till resten av växten att den är under attack. Det kallas programmerad celldöd och beskrevs första gången för nära hundra år sedan.

Sedan dess seklet har forskare identifierat många av de mekanismer som gör att växten aktiverar den programmerade celldöden, det vill säga vad som döljer sig bakom självmordet.

Men det som, fram till idag, gäckat forskarna är att de inte visste vilka molekyler som frigörs från de infekterade cellerna och som gör att även celler runt omkring aktiverar ”självmordsprogrammet”.

– I vår forskning har vi identifierat att ämnet sulforafan är viktigt för spridning av den programmerade celldöden. Växter som saknade förmågan att producera det här ämnet hade betydligt lägre motståndskraft mot infektioner av både bakterier och en typ av algsvamp än normala växter, säger Anders Nilsson.

Tar också död på insekter

Sulforafan tillhör en grupp ämnen som bildas från en typ av molekyler som kallas glukosinolater som kan lagras i växter. Det är sedan tidigare känt att de här molekylerna är rena giftet för insekter och att de är viktiga i växters försvar mot den typen av fiender.

Men vad man inte visste var att den här gruppen av molekyler också kan fungera som signaler i och mellan celler i växten. Det är den här nyupptäckta molekylen som tycks ligga bakom de här växternas självmordstaktik och försvarar dem mot de fientliga mikroorganismerna..

Kan rädda matförsörjningen

När man nu vet vilka molekyler och gener som styr självmordsförsvaret kan man också välja ut de växter som är mest självmordsbenägna när man förädlar växterna. Växter som kan aktiverar den programmerade celldöden starkare eller snabbare vid infektioner är troligen mer motståndskraftiga mot den infekterande fienden.

Med den kunskapen kan man med växtförädling förhindra att skördar slås ut av de här angreppen – med svält och stora förluster inom jordbruket som följd. Och man kan minska användningen av giftiga bekämpningsmedel som idag leder till stora problem på – och långt utanför – jordbruken.

– Vi bedriver grundforskning som i första hand syftar till att ge oss en basal förståelse för växters immunförsvar. Men på sikt kan forskningen användas för att ta fram grödor med ökad resistens. Förutom förlusterna i skördar och en giftfri miljö kan det här också i förlängningen påverka matpriserna, säger Anders Nilsson.

Fakta

Visa

Huvudbilden visar två växter. Den vänstra bär på en bakteriegen som forskarna aktiverat med en kemikalie. När genen aktiveras bildas ett protein som växten känner igen och självmordsprogrammet aktiveras. Eftersom man i studien aktiverade bakteriegenen i alla celler i hela växten kollapsar hela plantan.

I naturen tar inte hela växten självmord – utan bara cellerna i och runt om det infekterade området. Ibland kan det handla om hela blad. Eftersom växter har förmågan att bilda nya celler och organ under sin livstid kan en del av vävnaden offras på det här sättet.

När en fientlig mikroorganism går till angrepp utsöndrar den proteiner som hjälper den i infektionen. Vissa växter har lärt sig känna igen dessa proteiner och aktiverar programmerad celldöd (självmordsprogrammet). Vid celldöden frigörs ämnen från växten som dödar inkräktaren och förhindrar att den kan sprida sig. Det frigörs också signalmolekyler som signalerar till andra celler och organ i växten (tex andra blad) att den är under attack.

Den högra växten på bilden saknar förmågan att känna igen bakterieproteinet och ser därför opåverkad ut. Det var det här växtsystemet som forskarna använde sig av för att identifiera sulforafan.

Lokal. Lättanvänd. Opartisk. Ladda ner appen nu!

Hämta SVT Nyheter i App StoreLadda ned SVT Nyheter på Google Play

Så arbetar vi

SVT:s nyheter ska stå för saklighet och opartiskhet. Det vi publicerar ska vara sant och relevant. Vid akuta nyhetslägen kan det vara svårt att få alla fakta bekräftade, då ska vi berätta vad vi vet – och inte vet. Läs mer