Korn har et indbygget forsvar mod svampeangreb

Forskere ved Aarhus Universitet har identificeret et gen i hvede og byg, der kan beskytte kornet mod angreb af svampene Fusarium og Aspergillus.

27.03.2018 | Janne Hansen

Svampesygdomme fører til store tab i både mark og lager, så det er vigtigt at finde effektive værktøjer til at bekæmpe dem. Foto: Janne Hansen

For at forebygge mod angreb af svampesygdomme i kornafgrøder bruger landmænd en række kneb, herunder behandling med fungicider, sædskifte og dyrkning af kornsorter, der er modstandsdygtige overfor svampene.

Forskere fra Aarhus Universitet har nu opdaget en ny forsvarsmekanisme i byg og hvede, der muligvis også kan tilføjes arsenalet mod svampesygdomme: et gen, der koder for et bestemt protein.

Professor Henrik Brinch-Pedersen og hans forskningsgruppe fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik var egentlig slet ikke på jagt efter et gen mod svampesygdomme, men arbejdede med at udnytte genetiske egenskaber i hvede, der gør det nemmere at udnytte fosfor og andre mineraler i korn.  


 

Læs artiklen Unik hvede har bestået sin ildprøve


 

- Vi fandt de specifikke gener, der er vigtige for fytaseaktivitet i korn. Derudover fandt vi en mutant, hvor generne for fytase kommer mere kraftigt til udtryk end i almindeligt korn, hvilket gav en højere fytase-aktivitet, siger Henrik Brinch-Pedersen.

Enzym åbner døre til næringsstoffer 

Fytase er et enzym, der åbner døren til livsvigtige mineraler, der gemmer sig i foder og fødevarer. Mineraler som fosfor er ofte låst væk i en forbindelse med stoffet fytat. Enzymet fytase låser op for denne fytat-forbindelse og gør mineralerne mere tilgængelige.

Men svampen Fusarium har også fytase-aktivitet. Når svampen angriber en plante bruger den sin fytase til at gøre plantens næringsstoffer tilgængelige og udnytte dem til sin egen vækst. Denne fytase-aktivitet er helt nødvendig for, at svampen kan etablere sig på planten.

- Vi tænkte, om kornplanten havde noget i sig, der hæmmer svampenes fytase-aktivitet, så den kan beskytte sig mod angreb af Fusarium og Aspergillus, siger Henrik Brinch-Pedersen. Vi fandt, at byg og hvede indeholder et protein-nedbrydende enzym, det vil sige en protease, der hedder HvNEP-1. Ikke nok med det, det lykkedes også at identificere det gen, der koder for HvNEP-1, siger han.

- Når planteceller i byg og hvede bliver angrebet, falder deres pH. Først da bliver HvNEP-1 aktiv og hæmmer svampenes fytase-aktivitet, forklarer Henrik Brinch-Pedersen. Afprøvninger i laboratoriet og væksthuset viste, at byg, der indeholder genet HvNEP-1, har en markant bedre beskyttelse mod Fusarium og Aspergillus. Enzymet hæmmede svampevæksten og satte fuldstændig stop for dannelse af svampetoksiner.

Fra forskning til anvendelighed 

Et er at opdage et gen. Noget andet er, om genet effektivt kan bruges i praksis i en bekæmpelsesstrategi mod svampe. Kommende undersøgelser skal derfor blandt andet vise, om HvNEP-1 også virker mod andre svampetoksiner end Fusarium og Aspergillus, om genet findes i andre afgrøder og hvor stor den naturlige variation i genets forekomst er i forbindelse med mulighederne for at fremavle af den.

- Svampesygdomme fører til store tab i både mark og lager, så det er vigtigt at finde effektive værktøjer til at bekæmpe dem – og det skal være løsninger, der ikke fører til udvikling af resistens i svampene, siger Henrik Brinch-Pedersen.


 

Yderligere oplysninger: Professor Henrik Brinch-Pedersen, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, email: hbp@mbg.au.dk, telefon: 8715 8268

Institut for Molekylærbiologi og Genetik, DCA, Plantedyrkning