Noen planter sikrer seg reproduksjon ved å slippe ut mye pollen. Det er ingen fordel for deg som reagerer på pollen med kløende øyne og rennende nese. Men hva er egentlig pollen?

Pollen er rett og slett plantenes sædceller og er en av de to medspillerne i en livets mest spektakulære og grunnleggende prosesser: befruktning. Hos plantene er resultatet av befruktningen et frø, og frøene er gjemt inne i en frukt. Med frukt tenker nok de fleste av oss på appelsin eller eple, men frukt er egentlig alle plantestrukturer som bærer frø, som for eksempel korn, nøtter, bær og «vanlige frukter».

Mange av disse fruktene utgjør en stor del av maten vi spiser. Men det blir verken frø eller frukt uten befruktning og derfor er det overraskende at vi vet så lite om pollen og spesielt lite om variasjoner i pollenets kvalitet og funksjon. Dette kommer av at det hittil har vært svært vanskelig å gjøre målinger på pollenet.

Pollenet er en bitte liten struktur og ytterst har den et hardt, ugjennomtrengelig skall. Men innenfor det harde ytre finner vi biologiske byggesteiner som karbohydrater, fett og proteiner. Og innerst inne i pollenet ligger en kjønnscelle som bærer på halvparten av far-plantens arvemateriale. Denne vil lage en sædcelle som i befruktningen smelter sammen med mor-plantens frøanlegg. I befruktningen dannes det en liten frøplante med halvparten av farens og halvparten av morens arveanlegg.

Sender pollen på lykke og fromme

Vi vet ikke så mye om hvordan pollen fungerer men vi har kjennskap til enkelte sammenhenger mellom pollenets kjemiske innhold og biologiske funksjon. Insektspollinerte planter lokker insekter til å frakte pollen fra plante til plante ved at insektene får spise noe av pollenet. Derfor inneholder pollen fra insektspollinerte planter mye proteiner og fett som gjør pollenet attraktivt å spise for insektene.

Siden de insektspollinerte plantene sender pollenet direkte fra plante til plante med insekter trenger de ikke å produsere så mye pollen. De kan heller investere mer i hvert pollenkorn, for proteiner og fett er mer komplisert å produsere for plantene enn karbohydrater. Vindpollinerte planter, derimot, må produsere et stort antall pollen.

Det er fordi de sender pollenet med vinden på lykke og fromme i håp om at det treffer en annen plante. Hvert pollenkorn må også være lett for å kunne bli fraktet av vinden. Pollen fra vindpollinerte arter inneholder mye karbohydrater fordi det er lettere enn protein og fett, og er enklere å produsere.

Nå skjønner du som er allergisk mot pollen fra timotei, or, hassel, bjørk og burot hvorfor det er så mye pollen i lufta: de er alle vindpollinerte og må sikre seg reproduksjon gjennom masseproduksjon av pollen.

Testet om pollenet tilpasser seg miljø

Men hva med pollenet innen en familie der alle arter pollineres på samme måte? Vil alt pollenet være likt? Pollenet er basisen for arters reproduksjon og overlevelse. Derfor forventer vi at pollenets biologiske funksjon er tilpasset det lokale miljøet plantene lever i. Dette vet vi imidlertid nesten ingenting om, fordi pollenet til nå har vært så vanskelig å gjøre målinger på.

Vi har testet ut en ny, enkel og rimelig metode for å utforske pollenets hemmelige liv. For å komme inn bak pollenets harde, ugjennomtrengelige fasade har vi brukt infrarød spektroskopi (FTIR) til å lage biokjemiske fingeravtrykk av det som befinner seg inne i pollenkjernen. FTIR er en genial metode da den enkelt forteller oss hva pollenet inneholder av vann, fett, proteiner og karbohydrater.

Vi ønsket først å finne ut om plantene har forskjellig innhold i pollen i forhold til miljøet de vokser i. Vi ville også sjekke om plantene har evne til å raskt endre innholdet i pollenet hvis miljøbetingelsene endrer seg, for eksempel hvis de blir tilført næring eller om temperaturen endrer seg.

Vi valgte å arbeide med pollen i de tre vindpollinerte gressartene fjellrapp, sauesvingel og gulaks. Vi ville utforske pollen fra gress fordi gressfamilien er en av klodens viktigste plantefamilier. Her finner vi mange arter som er svært betydningsfulle i et nytteperspektiv, som ris og hvete, og fôrgras til husdyrene våre.

Høyfjellsplanter mer effektive enn lavlandsplanter

Det viste seg at plantene produserer forskjellig mengde pollen samtidig som at pollenet har ulikt innhold av karbohydrater, fett og proteiner. Variasjonen kan knyttes til hvordan artene lever.

Fjellrapp er en høyfjellsplante som er vant med kort og intens vekstsesong. Den er avhengig av at pollineringen er vellykket innen et kort tidsrom. Derfor gjør den seg ferdig med hele pollenproduksjonen på kun noen få dager, samtidig som den investerer mye i å lage pollen av god kvalitet, det vil si mer protein enn karbohydrater. Dette øker sjansen for befruktning.

De to lavlandsartene gulaks og sauesvingel er tilpasset miljø med en lenger vekstsesong. De investerer mindre i hvert pollenkorn og lager i stedet mye mer pollen over en lang periode. Gressene har også evne til å respondere på endringer i miljøbetingelser, for eksempel hvis de får mer næring.

Fjellrapp hadde den største evnen til å respondere på endrede miljøbetingelser ved å endre innholdet i pollenet, noe som igjen viser at fjellrapp har et krav om å maksimere reproduktivt utbytte under en kort og intens vekstsesong og dermed utnytter mulighetene bedre hvis sjansen byr seg.

Takler pollenet klimaendringene?

Det har vært mye fokus på at insektene forsvinner. Mange av våre mest kjære bærsorter, frukttyper og matplanter blir pollinert av insekter. Disse matplantene står likevel for en mindre andel av verdens totale matproduksjon. Fundamentet for matproduksjonen finner vi nemlig i gressfamilien som inneholder mange viktige korn- og fôrgrasarter. Tre av disse – mais, ris og hvete – står alene for mer enn 60 prosent av verdens totale kaloriinntak. Disse artene er vind- eller selvpollinerte.

Planter har tre muligheter til å respondere på endrede miljøforhold: de kan bevege seg til et annet geografisk område, de kan tilpasse seg det nye miljøet gjennom evolusjon eller de kan dø ut. Det kan virke som at pollen er lokalt tilpasset og at det finnes genetisk variasjon for tilpasning til klima. Men foreløpig finnes det ingen større, systematiske studier av pollen og respons på klimaendringer.

Hvordan klimaendringene vil påvirke kvalitet og kvantitet av pollen og hvilke muligheter plantene har til å respondere på klimaendringene vet vi foreløpig lite om, men hvis klimaendringene påvirker pollenkvalitet negativt uten at plantene kan respondere evolusjonært, kan konsekvensene for matproduksjon bli alvorlige.