Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
Forskning

Bælgplanter bruger hormoner til at balancere næringskilder

Forskere fra Aarhus Universitet har stået i spidsen for et team, der har opdaget en af måderne, hvorpå bælgplanter balancerer kvælstofoptagelse fra jorden med kvælstofoptagelse fra deres bakteriesymbionter. Studierne identificerer regulering af et vigtigt plantehormon, cytokinin, som central for denne balance. Disse nye resultater vil hjælpe med at udvikle bælgplanter, der er bedre til at binde kvælstof, hvorved brugen af kunstgødning kan reduceres.

Det danske forskerhold bag artiklen i Nature Communications (fra venstre): Jieshun Lin, Dugald Reid & Jens Stougaard (foto: Lisbeth Heilesen)
Illustration af virkningen af kvælstof og cytokinin på udvikling af jordknolde. Cytokinin-defekte knolde er mere modtagelige for hæmning af kvælstof. Foto: Jieshun Lin, Aarhus Universitet.

Bælgplanter kan danne symbiose med jordbakterier (rhizobia), der fikserer atmosfærisk kvælstofgas og leverer det til værtsplanten gennem specialiserede rodstrukturer, kaldet rodknolde. Planten bruger en del energi til denne proces og har derfor udviklet mekanismer til at begrænse symbiosen, hvis der er rigeligt kvælstof i jorden. I undersøgelsen, der nu er offentliggjort i det internationale tidsskrift Nature Communications, viser forskerne, hvordan regulering af plantehormonet cytokinin er central i denne balance.

- "Vi fandt ud af, at syntese af plantehormonet cytokinin er afgørende for, hvordan niveauerne af eksternt kvælstof og kvælstof fra kvælsoffiksering integreres i regulering af dannelsen af rodknolde", siger Jieshun Lin, der er førsteforfatter på den videnskabelig artikel. "På denne måde begrænser bælgfrugter dannelsen af rodknolde og optager fortrinsvis kvælstof fra jorden. Forbindelsen mellem nitrat og cytokinin er tidligere blevet fundet hos andre arter, men vi fandt, at denne sammenhæng er ændret i bælgplanter, hvor cytokinin også er centralt for udviklingen af rodknolden,” slutter Jieshun.

Forskerholdet fra Aarhus Universitet er en del af det internationale ENSA (Engineering Nitrogen Symbiosis for Africa) konsortium, der forsøger at introducere symbiotisk kvælstoffiksering – der hidtil kun findes i bælgplanter – til andre kornafgrøder for at skabe et mere bæredygtigt landbrug.

- "Med disse nye resultater har vi nu en større forståelse af plantehormonernes indviklede roller i denne vigtige udviklingsproces. Vi vil nu forsøge at bruge denne nye viden til at hjælpe med at konstruere et rodknoldlignende organ på rødder fra korn, som et skridt i retning mod at overføre kvælstoffikserende symbiose til andre plantearter”, siger Dugald Reid. "Den nye viden vil også være vigtig for at forbedre bæredygtigheden i forbindelse med dyrkning af bælgplanter, ved for eksempel at sikre at bælgplanter opretholder høje niveauer af kvælstoffiksering på marker med forskellige jordbundstyper"


Link til den videnskabelige artikel i Nature Communications

Nitrate restricts nodule organogenesis through inhibition of cytokinin biosynthesis in Lotus japonicus
Jieshun Lin, Yuda Purwana Roswanjaya, Wouter Kohlen, Jens Stougaard & Dugald Reid

DOI: 10.1038/s41467-021-26820-9


Mere information

Jieshun Lin
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
jslin@mbg.au.dk - 87154935

Dugald Reid
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
dugald@mbg.au.dk - 87154935


Supplerende oplysninger

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universitetersprincipper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

Studietype: Eksperiment

Samarbejdspartnere: Laboratory for Molecular Biology, Wageningen University, Nederlands and Centre of Technology for Agricultural Production, Agency for the Assessment and Application of Technology (BPPT), Jakarta, Indonesia.

Finansiering: This work was funded by the project Engineering Nitrogen Symbiosis for Africa (ENSA) currently supported through a grant to the University of Cambridge by the Bill & Melinda Gates Foundation and UK government’s Department for International Development (DFID). Analysis by Y.R. and W.K. is supported by Netherlands Organization for Scientific Research (VENI863.15.010).

Interessekonflikter: Ingen