Växter använder självmord som försvar

Aktuell forskning från Göteborgs universitet visar på nya mekanismer som växter använder sig av för att försvara sig mot infektioner.  Den nya kunskapen kan på sikt användas till att ta fram grödor med ökad motståndskraft.

Det pågår en ständig evolutionär kamp mellan växter och sjukdomsgenererande mikroorganismer om vem som har övertaget över den andre och vem som överlever.

Programmerad celldöd som försvar

Precis som människor har växter ett immunsystem som skyddar mot angrepp från parasiterande mikroorganismer som virus, bakterier och svampar (även kallade patogener).

En välkänd försvarsreaktion hos växter mot patogener kallas hypersensitiv respons och kan beskrivas som en brända jordens taktik. När växtceller känner igen en angripande patogen aktiveras ett självmordsprogram som leder till frisättning av giftiga kemiska ämnen som även dödar patogenen och förhindrar att infektionen sprids.

Har identifierat signalsubstanser

Anders Nilsson har under sin doktorandtid arbetat med att identifiera signalsubstanser hos växter som gör att inte bara celler i direkt kontakt med patogenen, utan även kringliggande celler, genomgår denna programmerade celldöd vid hypersensitiv respons.

Hans studier visar att ämnet sulforafan bildas och frigörs i höga koncentrationer från modellväxten backtrav (Arabidopsis thaliana) vid hypersensitiv respons, och att sulforafan kan bidra till att sprida den programmerade celldöden.

-  Växter som saknade gener som styr produktionen av sulforafan visade sig ha kraftigt nedsatt motståndskraft mot infektioner av både bakterier och en typ av algsvamp, berättar Anders Nilsson.

Sulforafan påverkar celldöden

Sulforafan tillhör en klass molekyler som ger kålväxter, som broccoli och rädisa, dess speciella smak och har på senare tid fått stor uppmärksamhet för sina anticancerogena egenskaper hos människor.

Sulforafan verkar genom att förbruka en viss typ av antioxidanter (glutation) som finns i växtcellerna. Förändringen i nivåerna av antioxidanterna tros fungerar som en ”switch” som aktiverar den programmerade celldöden i växten. När kemiskt rent sulforafan injicerades i blad i arter som saknar förmågan att bilda sulforafan aktiverades celldöd som liknade den vid hypersensitiv respons.

-  En hypotes vi har är därför att arter som saknar sulforafan kan producerar funktionellt besläktade ämnen som aktiverar celldöden genom samma antioxidantsystem, säger Anders Nilsson

Hopp om motståndskraftigare grödor

Trots att växter har utvecklat ett avancerat immunförvar går en tredjedel av jordens skördar varje år förlorade på grund av skador orsakade av patogena mikroorganismer och insekter. Tillsammans med stigande råvarupriser och en växande befolkning gör det forskningen kring växters immunförsvar till ett viktigt ämne.

-  Vår förhoppning är att den här nya kunskapen på lång sikt kan användas till att ta fram grödor med ökad motståndskraft mot patogener och därigenom minska förlusten på våra skördar och användningen av giftiga bekämpningsmedel, säger Anders Nilsson.

Avhandlingens namn: Wounding- and Pathogen-Induced Defense Responses in Plants

Länk till avhandlingen: https://gupea.ub.gu.se/handle/2077/32627?

Handledare: Docent Mats Ellerström och Docent Dr Mats Andersson

Kontakt: Anders Nilsson, institutionen för biologi och miljövetenskap Tel: 0768-119337, e-post: anders.nilsson@bioenv.gu.se

Foto

Bild 1

Algsvampen Hyaloperonospora arabidopsidis kan tillväxa i backtrav som är muterad i gener som styr produktionen av sulforafan. Foto: Mahmut Tör

Bild 2

Sulforafan orsakar celldöd (vänster markering) även i arter som själva inte kan producera ämnet. Foto: Anders Nilsson

Porträttfoto: Kajsa Mörner

Carina Eliasson
Pressinformatör
Göteborgs universitet
telefon: 031-786 98 73
e-post: carina.eliasson@science.gu.se

Följ oss på Twitter. Gilla oss på Facebook.
Göteborgs universitet är ett av de stora i Europa med 37 000 studenter och 6 000 anställda. Verksamheten bedrivs av åtta fakulteter, till allra största del i centrala Göteborg. Utbildning och forskning har stor bredd och hög kvalitet – det vittnar sökandetryck och nobelpris om. www.gu.se.

Taggar: