Forskere fra Aarhus Universitet og Københavns Universitet kortlægger dødsfælde-gener

Gener fra en plante, der lokker skadelige insekter i døden, kan bruges til at forædle modstandsdygtige afgrøder.

08.02.2017 | Janne Hansen

Forskere har kortlagt hvilke gener i planten Barbarea vulgaris, der giver den unikke egenskaber til at lokke og dræbe visse insekter. Foto: Enrico Blasutto

Her er en historie om at blive lokket i døden og hvordan forskere vil udnytte det: 

Det slanke, brune møl med et rudemønster på ryggen har en mission. Hun skal finde et godt sted at lægge sine æg. Det skulle ikke være så svært. Her er masser af gulblomstrende vinterkarse, der vokser som ukrudt i vejkanten. Planterne lokker oven i købet det frugtbare kålmøl til sig med et særligt stof, der stimulerer hende til at lægge sine æg hos lige netop dem.

Men det er en dødsfælde. Lokkemidlet og dødsfælden er unikke kemiske egenskaber hos vinterkarse. Disse egenskaber kan udnyttes i kampen mod insektangreb i afgrøder, hvorved brugen af sprøjtemidler kan nedsættes. 

Forskere fra Aarhus Universitet har sammen med forskere fra Københavns Universitet taget et skridt i denne retning. De har været med til at kortlægge genomet for vinterkarse (Barbarea vulgaris) og fundet specifikke gener, der har med de lokkende og dræbende stoffer at gøre. 

- Viden om genomet for Barbarea vulgaris kan føre til en bedre forståelse af mekanismerne i den økologiske biokemi til gavn for forædling af afgrøder med modstandsdygtighed, siger seniorforsker Torben Asp fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet.  

Kålmøl og landbrugsafgrøder

Tilbage til det ulyksalige møl. Hun lægger sine æg på undersiden af et vinterkarseblad og flyver derfra i god tro. Nogen tid senere udklækker larverne. De mæsker i sig af bladet og stortrives – i en stund. Giften fra planten hober sig op i larverne, og til sidst er det for meget for dem og de dør. Livet på vinterkarsen var en blindgyde. 

Det, der skete var, at vinterkarse producerer særlige glucosinolater og saponiner. Glucosinolaterne stimulerer æglægningen hos kålmøl, mens saponinerne er så giftige for larverne, at de dør. Men hvad har det med landbrugets afgrøder at gøre?    

Kålmøl lægger deres æg ikke bare på vinterkarse, men hele familien af korsblomstrede planter, der inkluderer vigtige afgrøder som raps, sennep og kål. Her kan insektlarverne gøre store skade. Insekterne kan bekæmpes med insekticider, men udvikler med tiden resistens mod insekticiderne. Der er derfor brug for at finde andre metoder til at bekæmpe kålmøl, og det er her, at vinterkarse kommer ind i billedet. 

- Barbarea vulgaris er interessant, fordi den er modstandsdygtig overfor kålmøl som følge af dens unikke indhold af glucosinolater og saponiner, siger professor Søren Bak fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Københavns Universitet. 

Den glatte og den behårede

Der er dog to underarter af vinterkarse – en glat (G) og en behåret (P). De to underarter af B. vulgaris har forskellige glucosinolat- og saponinprofiler. Det er den glatte vinterkarse, som er resistent overfor kålmøl og visse jordlopper. Planterne indeholder de kemiske stoffer glucobarbarin, cellobiosyl-oleanolic acid og cellobiosyl-hederagenin. Den behårede type indeholder det kemiske stof glucosibarin, og er ikke modstandsdygtig over for kålmøl og jordlopper. 

Forskerne har nu kortlagt genomet for G-typen og opfrisket kortlægningen af genomet for P-typen, Ved at sammenligne de to underarter af B. vulgaris har de lokaliserede de gener, der påvirker glucosinolaterne og saponinerne. 

- Med en kortlægning af B. vulgaris-genomet kan vi få en bedre forståelse af produktionen af de specialiserede metabolitter, der medfører sygdom og resistens mod insekter overordnet og af de evolutionære begivenheder, der førte til tabet af modstand mod et specifikt insekt samt ændret glucosinolat-profil i den biokemiske innovative P-type, siger Torben Asp og fortsætter: 

- Med glucosinolat- og saponinprofiler, der er unikke i den økonomiske vigtige familie af korsblomstrende planter, er Barbarea-slægten ekstremt interessant at bruge som model til undersøgelser af, hvordan planter og insekter har udviklet sig i takt med hinanden i deres våbenkapløb og til forskning i evolution af planternes forsvar og hvad der driver det på det økologisk, kemiske og molekylære niveau. B. vulgaris-genomet giver os en værdifuld genomisk ressource til produktion af sjældne eller unikke metabolitter med økologiske effekter.  


Yderligere oplysninger

Bonusviden om Barbarea vulgaris: Navnet Barbarea stammer fra Sankt Barbara, som var skytshelgen for artillerister og minearbejdere. Planten blev brugt til at lindre menneskers skader efter eksplosioner. 

  • Læs den videnskabelige artikel “The genome sequence of Barbarea vulgaris facilitates the study of ecological biochemistry “ i Scientific Reports her

Kontakt
Seniorforsker Torben Asp
Institut for Molekyærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet
Email: torben.asp@mbg.au.dk
Telefon: 8715 8243 

Professor Søren Bak
Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Københavns Universitet
Email: bak@plen.ku.dk
Telefon:  3533 3346 

DCA, Plantedyrkning