Asparges og orkidé ligner hinanden mere end vi troede

Hvad har en asparges tilfælles med en vaniljeorkidé? Ikke meget skulle man tro, når man kigger på planterne udefra. Men faktisk er deres blade mere ens, end man lige ville gætte, når man ser dem med det blotte øje – det afslører deres cellevægge nemlig.

For når man nærstuderer planters cellevægge – som for planter er, hvad skelettet er for mennesker – finder man ud af, hvordan blade og stængler på Jordens forskellige planter egentlig er bygget op. Det er netop hvad et forskerhold fra Københavns Universitet har gjort i et omfattende studie, og nu står de med noget, man aldrig har haft før: Et stort ”opslagsværk” over plantecellevæggens sammensætning hos 287 arter, der repræsenterer alle dele af planteriget.

”Når blomsterplanter har haft succes med at tilpasse sig selv de mest uvejsomme og udsatte miljøer på Jorden, skyldes det i høj grad planternes cellevægge. Det er nemlig cellevæggene, som både giver planterne struktur, så de kan stå oprejst, og sørger for deres indre transport af vand. Plantecellevæggen er bygget op af mange forskellige sukkerstoffer, der lidt ligesom legeklodser hver har en unik konstruktion og funktion,” siger botaniker Louise Isager Ahl fra Statens Naturhistoriske Museum og fortsætter:

”Selvom vi mennesker er dybt afhængige af planterne og deres sukkerstoffer til mad, byggematerialer, tøj og medicin, har vi indtil nu forstået meget lidt af planternes ’indre liv’. Vi ved, at sukkerstofferne er noget af naturens mest komplekse kemi, men hvordan de er sat sammen, hvordan de fungerer, og hvordan de har udviklet sig over de seneste mange millioner år har været ukendt.”

Ved at analysere blad- og stængelvæv fra 287 forskellige plantearter har forskerne undersøgt, hvilken sammenhæng der er mellem de ultrakomplekse sukkerstoffer i planterne og deres udviklingshistorie, vækstform og levested. Arterne repræsenterer de vigtigste evolutionære grene på planternes stamtræ fra algerne og op til de højerestående planter.

Arv påvirker mere end miljø

Forskernes hypotese var, at også planters vækstform og habitat påvirker, hvordan deres cellevægge er opbygget. De regnede altså med fx at finde ligheder mellem arter, der slægtsmæssigt ligger langt fra hinanden, men som lever i samme miljø. Men det viser sig ikke at være tilfældet:

”I en almindelig dansk skov står der bl.a. bøgetræer, anemoner og forskellige græsser. De hører alle til samme habitat, og man kunne let tro, at de derfor er bygget ens, men vores analyser viser, at sammensætningen af byggeklodserne i deres cellevægge er vidt forskellige. Og når vi sammenholder sukkerstofsammensætningerne med planternes slægtshistorie, levested og vækstform, kan vi se, at det primært er deres slægtshistorie, der afgør den opbygning, de har,” forklarer Louise Isager Ahl.

”Kompositionen af sukkerstoffer i planten er altså tættere forbundet til dens placering i planternes stamtræ, end den er knyttet til plantens levested og vækstform. Så her spiller arv en vigtigere rolle end miljø,” supplerer professor Peter Ulvskov fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab.

Omvendt betyder det også, at arter, der udadtil ligner hinanden eller lever i samme type habitat, kan være vidt forskellige i deres opbygning. Her er et godt eksempel plantetypen sukkulenter.

”Vi undersøgte bl.a. sukkulent-arterne paradistræ (Crassula Ovata) og radiatorplante (Peperomia rotundifolia), som mange har stående i stuen, og som umiddelbart godt kan ligne hinanden, når man ser på deres blade. De hører til i forskellige familier, og når vi ser på deres sammensætninger af sukkerstoffer viser det sig også, at de to planter er bygget op på markant forskellige måder,” siger Louise Isager Ahl.

Målrettet forædling af planter

Forskerne håber, at andre vil gøre brug af deres store datasæt, som er frit tilgængeligt sammen med den videnskabelige artikel, der for nyligt er udgivet i tidsskriftet Plant, Cell & Environment. Kataloget over cellevæggene vil fx kunne bruges som udgangspunkt for en mere målrettet forædling af vores kulturplanter.

”Skønt planternes cellevægge er en vigtig bestanddel i vores mad, i dyrefoder og i tekstiler og andre materialer, så har vi aldrig forædlet vores kulturplanter målrettet for at forbedre cellevægsegenskaberne. Men da det er cellevæggene, der i høj grad bestemmer fx fordøjeligheden af en plante, ville en forædling af cellevæggene kunne øge både sundheden og bæredygtigheden af fx dyrefoder. Og nu er der et katalog at starte ud fra,” siger Peter Ulvskov.

Derudover mener forskerne også, at det er oplagt at bruge datasættet, når det gælder forskning i klimarobuste planter.

“Vores data kan bruges som et opslagsværk, når forskere fx skal tilrettelægge studier af plantearter, de ikke tidligere har arbejdet med. Hvis man fx vil undersøge, hvordan plantearter, man finder i junglen, i ørkenen eller på heden reagerer på miljøpåvirkninger – fx tørke, høj CO₂ eller oversvømmelser - vil man kunne bruge datasættet som et pejlemærke,” siger Louise Isager Ahl.

Den type viden er vigtig, fordi netop ændringerne i klimaet formentlig også vil ændre planternes levesteder:

”Alle de klimaforandringer og miljøforandringer, som vi lige nu står i, udfordrer klodens planter og dermed også os mennesker. For vi er dybt afhængige af, at planterne fungerer. Og hvis vi skal udvikle mere modstandsdygtige planter er det vigtigt, at vi forstår, hvad der gør, om de kan klare sig eller vil bukke under. Her spiller forståelsen af deres byggesten i form af cellevæggene og sukkerstofferne en nøglerolle,” slutter Peter Ulvskov.

FAKTABOKS: OM STUDIET

• Forskerne har analyseret blad- og stængelvæv fra 287 særligt udvalgte plantearter. Arterne repræsenterer både de vigtigste evolutionære udviklingsgrene i planteriget, men også tilpasninger til en række forskellige levesteder. Prøverne blev undersøgt ved hjælp af metoden MAPP, der gav unikke sukkerstofsammensætninger for både blad- og stængelmateriale. Disse data blev så koblet til planternes udviklingshistorie og deres levesteder.
  
  
• Plantematerialet er indsamlet dels i naturen, primært på Sjælland, og dels i samlingerne på Københavns Universitet (Botanisk Have under Statens Naturhistoriske Museum, Væksthusene på Frederiksberg Campus og Arboretet i Hørsholm).
  
  
• Den videnskabelige artikel om studiet er udgivet i tidsskriftet Plant, Cell & Environment.
  
  
• Forskerne bag studiet er: Jonatan U. Fangel, Niels Jacobsen, Jozef Mravec og Peter Ulvskov fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab; Louise Isager Ahl fra Statens Naturhistoriske Museum; Klavs Martin Sørensen og Søren Balling Engelsen fra Institut for Fødevarevidenskab; Cassie Bakshani og William Willats fra Newcastle University, UK samt Maria Dalgaard Mikkelsen fra DTU.
  
  
• Studiet er støttet af Villum Fonden.