Hvad sker der, når planter bliver stressede?

Klimaforandringer giver voldsommere vejr. Selvom det kan lyde paradoksalt, bliver det i fremtiden både varmere, koldere, vådere og tørrere.

Derfor er forskere i hele verden i fuld gang med at finde sorter og arter af landbrugsafgrøder, der er mere robuste og kan overleve i et foranderligt klima.

En del af denne forskning er at finde ud af, hvordan planterne reagerer på forskellige typer stress.

Flere forskellige typer af stress

På Institut for Fødevarer på Aarhus Universitet går en af landets førende forskere i stress og multistress i planter rundt mellem drivhuse og klimakamre. Her står forskellige planter som lupiner, chili og tomater under forskellige klimatiske forhold og bliver målt, vejet og analyseret fra topskud til rodnet.  

Professoren hedder Carl-Otto Ottosen og har beskæftiget sig dykning af planter på friland og i væksthuse i næsten 40 år. Mange af de projekter, han har været med til, har netop handlet om hvordan planter tackler stress.

Ligesom os mennesker kan planter udsættes for mange forskellige stressfaktorer. Det kan være faktorer som tørke, varme, oversvømmelse og salt fra havvand, der alle kan påvirke plantens vækst. Nogle planter er fra naturens side bedre til at tolerere visse stressorer.

Meget forskning er lavet på enten den ene eller anden type stress, men planterne reagerer forskelligt på varme og tørke, som ofte rammer samtidigt. Og det er en udfordring.

Hvordan påvirker stress planter?

En af de ting, man typisk måler på, når man skal måle stress i planter, er hvordan spalteåbningerne – altså de porer, der sidder i bladet – reagerer. Porerne åbner for at fordampe vand, når temperaturen stiger, men når planterne tørrer ud, så lukker spalteåbningerne.

Nogle mere tolerante sorter forsøger at holde spalteåbningerne åbne under stress, så bladene kan blive ved med at være grønne og have fotosyntese i stedet for at visne.

Man kan måle, hvor åbne spalteåbningerne er, ved at placere planten i et såkaldt klimakammer, hvor man måler, hvor meget CO₂ planten optager eller afgiver. Man kan på den måde se, om spalteåbningerne er åbne.

En anden måde at måle en plantes stressrespons på er ved at se på det, der kaldes klorofylfluorescens. Når en plantes fotosynese stresses, udsender den nemlig et ganske svagt rødt lys, som er målbart.

Målinger fra både blomster og blade

I forsøget har forskerne delt tomatplanterne ind i fire grupper – en kontrolgruppe, der ikke blev udsat for nogle typer stress, en gruppe, der blev udsat for varmestress, en gruppe, der blev udsat for tørkestress og en gruppe, der blev udsat for både varme- og tørkestress.

Når man normalt måler plantestress, måler man på plantens grønne blade. Men i dette forsøg, der er en del af Nikolaj Bjerring Jensens ph.d.-projekt, målte forskerne også på blomstens bægerblade (de grønne blade, der sidder rundt om blomsten), for at se, om spalteåbningerne de to steder reagerer forskelligt.

”I forsøget valgte vi at se på regulering af spalteåbninger i blade og i blomster af tomater, hvilket ikke er undersøgt før. Planterne blev udsat for varme eller tørkestress og en kombination af de to stresser, og så undersøgte vi også, hvad der skete både under og når stressen forsvandt,” siger Carl-Otto Ottosen.

Under tørkestress udviklede bladene færre spalteåbninger, der var mere lukkede, så fotosyntesen blev langsommere og bladene blev varmere. Men der skete præcis det modsatte, når forskerne målte på blomsternes bægerblade. Hvor bladene blev varmere, holdt blomsterne sig mere afkølede.

”Undersøgelsen viser tydeligt, at når planten er stresset og skal prioritere, så er det blomsten, den bruger energi på. Så pyt med, om der ryger et blad hist og her. Det er blomsten - og på længere sigt frøproduktionen, der skal sikre artens overlevelse, der er vigtigst.”

Selv når stressen forsvandt så bevarede planterne de samme mønstre i spalteåbningerne. Som noget helt nyt viser undersøgelsen altså, at fordampningen i blomster reguleres af temperaturen, men bladenes fordampning reguleres af adgangen til vand.

Det evige trade-off

Undersøgelsen er et vigtigt skridt i retningen mod at finde ud af, hvilke sorter der er mest modstandsdygtige overfor for klimaforandringer.

Men der mangler mere forskning i multistress, og modstandsdygtighed er heller ikke ukompliceret, fortæller professoren:

”I forsøget her har vi kigget på kombinationen af varme- og tørkestress, men hvad nu, hvis der kommer en uges frost i april? Uforudsigeligheden i vejret er klart en af de største udfordringer for fremtidens dyrkning af fødevarer,” siger Carl-Otto Ottosen.

Han så også gerne, at vi i højere grad producerede flere af vores fødevarer lokalt, så vi var mindre afhængige af importen fra andre lande. Men hvis det skal kunne lade sig gøre, skal planterne kunne tåle det ustabile vejr.

”I bund og grund handler det om at sikre forsyningssikkerheden lokalt, så vi ikke er så følsomme i forsyningskæden. Jo mere lokalt, vi kan spise, jo bedre,” siger han.

Supplerende oplysninger
Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:
Finansiering	National Key Research and Development Program of China (2023YFF1002000), Aarhus University Research Foundation (AUFF) (30379), Jiangsu seed industry revitalization project [JBGS(2021)015], earmarked fund for CARS (CARS-23), the Ministry of Agriculture of the Czech Republic, institutional support MZE-RO0423, and by the project 'Plants as a tool for sustainable global development' (registration no. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000827) within the program Research, Development, and Education (OP RDE).
Samarbejdspartnere	Department of Food Science, Plant, Food & Climate, Aarhus University Czech Advanced Technology and Research Institute, Palacky University Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research, Department of Genetic Resources for Vegetables, Medicinal and Special Plants, Crop Research Institute College of Horticulture, Nanjing Agricultural University
Ekstern kommentering	Ingen
Interessekonflikter	Ingen
Læs mere	“Stomatal effects and ABA metabolism mediate differential regulation of leaf and flower cooling in tomato cultivars exposed to heat and drought stress”
Kontakt:	Professor Carl-Otto Ottosen +45 22 90 31 05 coo@food.au.dk