Detaljeret foto af en plantes indre hovedveje vinder 3. præmie i DG’s fotokonkurrence 2018

74 detaljerede mikroskopi-billeder af et blad sat sammen til ét billede har vundet 3. præmien i Danmarks Grundforskningsfonds fotokonkurrence 2018. Fotografiet indgår i et forskningsprojekt på grundforskningscenteret DynaMo og visualiserer plantens indre hovedveje – et transportsystem, som forskerne forsøger at afkode for at skabe bedre afgrøder i fremtiden.

På en kulsort baggrund står konturerne af et blad tydeligt frem i grønne nuancer, mens gulgrønne strukturer aftegner et netværk i bladets indre. Billedet er blevet til ved at sammensætte 74 meget detaljerede delbilleder taget ved hjælp af en mikroskopi-teknik kaldet CLSM. Delbillederne muliggør, at forskere kan undersøge små sektioner af bladets indre på mikroskopisk niveau. Fotografiet har for nyligt vundet 3. præmien i Danmarks Grundforskningsfond Fotokonkurrence 2018, hvor fondens bevillingshavere i de danske forskningsmiljøer har indsendt fascinerende fotos fra grundforskningens verden.

”Bladet er normalt så tykt, at man med det blotte øje ikke kan se det indre netværk. Det, vi har gjort for at synliggøre netværket, er at kombinere en klarings-proces med koblingen af et fluorescerende protein – altså et protein som absorberer lys og efterfølgende fluorescerer – til et transportprotein. Når vi så belyser bladet med lys i bestemte bølgelængder, absorberes lyset af det fluorescerende protein, som lyser op. Fordi det er fluorescerende protein er koblet til transportproteinerne, tydeliggøres transportnetværket i bladet samtidig,” forklarer Pascal Hunziker, som er ophavsmand til vinderfotoet og ph.d.-studerende ved Center for Dynamiske Molekylære Interaktioner (DynaMo) på Københavns Universitet.

Selve bladet er fra planten almindelig gåsemad, som længe har været hyppigt benyttet som modelsystem i plantebiologien, da den er let at arbejde med i et genetisk og molekylært perspektiv. Også på DynaMo arbejder forskerne med almindelig gåsemad, og centeret fokuserer især på plantens forsvarsstoffer – glucosinolater – for at forstå de molekylære processer på tværs af cellulært-, vævs- og organisme-niveau. Netop derfor er bladets indre transportnetværk, som ses på vinderbilledet, interessant.

Proteiner fragter forsvarsstoffer rundt i planten

Udover at fragte næringsstoffer rundt i planten, fungerer transportnetværket også som vejnet for plantens forsvarsstoffer.

”Proteinerne, som lyser op på billedet, står altså for at importere glucosinolat-forsvarsstofferne ind i transportnetværket. Når et insekt tygger på bladet, spaltes glucosinolaterne og frigør giftige stoffer, som afskrækker insektet fra at fortsætte sit måltid,” forklarer Hunziker.

Transportproteinerne, som lyser op i bladet på almindelig gåsemad og derved kortlægger stoffernes rute blev opdaget af netop forskere fra DynaMo, heriblandt centerleder Barbara Halkier, og offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature i 2012.

Forskerne ændrer på planternes forsvar

Udover at kortlægge transportsystemet i planten åbner opdagelsen af og viden om transportproteinerne også for, at forskerne kan ændre på plantens fordeling af netop forsvarsstofferne – eksempelvis ved at holde de giftige forsvarsstoffer væk fra frøene, mens de bevares i resten af planten, så planten fortsat kan forsvare sig selv.

”Når vi kender de her proteiner og forstår deres rolle, kan vi fremavle planter med reduceret niveau af forsvarsstoffer i frøene og derved øge næringsværdien til gavn for landbruget og fødevareproduktion i fremtiden,” siger Hunziker.

Eksempelvis er almindelig gåsemad beslægtet med sennepsplanten, som producerer de bitre forsvarsstoffer, der giver sennep sin karakteristiske smag. Forskere på DynaMo arbejder nu på at fremavle en sennepsplante, hvor de giftige forsvarsstoffer ikke bliver transporteret ud i frøene, men fortsat beskytter andre dele af planten.

Uden giftstoffer i frøene har en sådan sennepsplante potentiale til at blive en fremtidig kilde til planteolie, biodiesel og dyrefoder. Sennepsplanten er nemlig langt mere hårdfør over for varme, tørke og sygdomme end rapsplanten, der er en af verdens vigtigste olieproducerende afgrøder, men hvis vækst i dag bliver udfordret af klimaforandringer.

Centermiljøet tiltrak Hunziker

Markante forskningsresultater som opdagelsen af transportproteinerne og udviklingen af tilhørende teknologier, som kan forbedre afgrøder, har gjort DynaMo førende på forskningsområdet globalt set. I arbejdet med sennepsplanten samarbejder centeret med en af verdens største virksomheder inden for plantebioteknologi, Bayer Crop Science. Og netop DynaMo’s renommé, og centrets miljø tiltrak Pascal Hunziker, som er født og opvokset i Schweiz.

”Jeg valgte at komme til DynaMo i 2015 på grund de supergode muligheder, der er i min nuværende ph.d.-ansættelse. Centrets størrelse og de aktive forskningsgrupper var en stor del af min motivation for at komme hertil,” fortæller Hunziker og tilføjer:

”Især det stimulerende miljø omkring DynaMo var tiltrækkende, fordi man har mulighed for at interagere og arbejde sammen med mange mennesker, der har vidt forskellig faglig baggrund inden for forskning.”

Læs mere om konkurrencen og se bedømmelsespanelets kommentarer her

Se 1. pladsen og læs om forskningen bag billedet her

Se 2. pladsen og læs om forskningen bag billedet her