Bondens skrekk under lupen

Arvemassen til den lille melduggsoppen som herjer på åkeren, har blitt kartlagt ned til minste detalj. Målet er å få has på plantesykdommen.

Publisert
Nærbilde av bondens onde ånd: Melduggsoppen. Kartlegningen av soppens genom kan kanskje hjelpe i kampen mot den fryktede parasitten. (Foto: Science/AAAS)
Nærbilde av bondens onde ånd: Melduggsoppen. Kartlegningen av soppens genom kan kanskje hjelpe i kampen mot den fryktede parasitten. (Foto: Science/AAAS)

Melduggsoppens genom

Arvemassen hos melduggsoppen er overraskende stor: Det er om lag fire ganger større enn de genomene man hittil har kartlagt hos sopper.

Den er 10-12 ganger større enn den encellede gjærsoppen.

Det skyldes blant annet at genomet er fylt med transposoner, som populært kan kalles for genomiske parasitter.

Disse DNA-sekvensene kan med andre ord mangfoldiggjøre seg selv og hoppe rundt i genomet.

Men selv om melduggsoppen sleper rundt på et stort genom, lever den tilsynelatende i beste velgående. Med andre ord: Den store overfloden av DNA utgjør ikke noe problem.

Melduggsoppen kan ikke leve på kunstige substrater, men bare på den rette plantearten.

Det betyr at man ikke kan dyrke melduggsopp i laboratorier, slik man for eksempel kan gjøre med gjærsopper, som lever fint på et kunstig substrat.

Det skyldes at melduggsoppen mangler cirka 100 grunnleggende gener som er nødvendige for vanlig vekst.

Melduggsoppens genom rommer cirka 5 800 gener. Til sammenligning rommer menneskets genom cirka 25 000 gener.

Kilde: Hans Thordal-Christensen, LIFE, Københavns Universitet

 

VISSTE DU

Melduggsoppenes sporer kan fly hele veien fra England til Danmark.

Med andre ord: De har lett for å bre seg og er derfor et problem over hele det subtropiske og tempererte klimabeltet.

 

Du kjenner den kanskje godt. Det ser ut som noen har drysset mel over planten, men det er ikke tilfelle.

Det er en sopp som suger energi ut av plantene, slik at mengden grønnsaker eller korn kan bli opp til 50 prosent mindre.

Mer kunnskap

Meldugg oppfører seg som et piratskip som border et annet skip – i dette tilfellet planten.

Når melduggen har boret hull inn til planten, slår den rot i plantecellenes indre, med en struktur som suger ut energi. Energien blir transportert ut til resten av soppen, som er parkert på utsiden.

Planten og melduggsoppen lever i en patologisk symbiose, hvor planten forsyner soppen med alle de næringsstoffene den trenger for å overleve.

Soppen kan ikke produsere disse selv. Melduggsoppen ville dø med det samme hvis den ikke snyltet på en vert.

– Med kartlegningen av genomet vet vi nå nøyaktig hvilke gener melduggsoppen mangler for å kunne ha et effektivt stoffskifte. Det betyr også at vi nå kan lære mer om hvilke gener hos planten soppen er avhengig av.

Det sier Hans Thordal-Christensen, som har deltatt i forskningen. Han leder en forskergruppe på LIFE, Det Biovidenskabelige Fakultet ved Københavns Universitet, og har arbeidet med melduggsoppen i 25 år.

Ødelegger forsvaret

Blant annet har forskerne sett på genene soppen bruker til å trenge inn i cellene i planten. Det dreier om seg om lag 200 av om lag 5 800 gener.

Plantecellene koloniseres av melduggsoppen som skrur av plantens gjenkjennelsesmekanismer og holder cellene i live så den kan ta opp næring, produsere flere sporer og spre seg til flere planter. (Foto: Science/AAAS)
Plantecellene koloniseres av melduggsoppen som skrur av plantens gjenkjennelsesmekanismer og holder cellene i live så den kan ta opp næring, produsere flere sporer og spre seg til flere planter. (Foto: Science/AAAS)

For det er ikke uten sverdslag en melduggsopp får adgang til en plantecelle. Hvis en plantecelle blir infisert av melduggsopp, setter den i gang et selvmordsprogram som vil utslette både plantecellen og melduggsoppen, og dermed skåne resten av planten.

Men det har melduggsoppen tatt høyde for, og det er her de 200 genene kommer inn i bildet. De kan produsere 200 proteiner som kan stikke kjepper i hjulet på plantenes selvmordsprogram. Det betyr at både plantecelle og melduggsopp overlever, og planten er nå belemret med en parasitt.

– Hvis vi fortsetter med piratspråk, så har soppen sørget for at plantecellens krutt er vått, sier Thordal-Christensen.

Nye våpen

Forskerne håper at den nye kunnskapen om sabotasjeprogrammet skal kunne brukes i kampen mot meldugg.

Melduggsoppens raffinerte angrepsstrategi: Når en vindbåren melduggsoppspore (torpedoformet med ruglete overflate) lander på en plante, produserer den en struktur som den bruker til å bore hull i plantens overflate (epidermis). Slik kan den suge energi ut av plantecellene. Forskerne håper å kunne utvikle metoder til å sabotere strategien. (Foto: Science/AAAS)
Melduggsoppens raffinerte angrepsstrategi: Når en vindbåren melduggsoppspore (torpedoformet med ruglete overflate) lander på en plante, produserer den en struktur som den bruker til å bore hull i plantens overflate (epidermis). Slik kan den suge energi ut av plantecellene. Forskerne håper å kunne utvikle metoder til å sabotere strategien. (Foto: Science/AAAS)

– Det er viktig å kjenne sin fiende til minste detalj, for da vet man hvor man skal sette inn innsatsen for å kunne ramme ham hardest. Nå har vi et fullt overblikk over hvilke gener melduggsoppene bruker til å snike seg inn i plantene, sier Thordal-Christensen.

– Det kan vise seg å være melduggsoppenes akilleshæl hvis vi kan sette en eller flere av disse genene ut av spill. Klarer vi det, står vi kanskje med et nytt og effektivt middel mot bondens store skrekk.

I dag forsøker man å holde melduggsoppen i sjakk med fungicider, som bøndene sprøyter ut på åkrene. Bare i Danmark koster det mellom én til to milliarder kroner i utgifter til sprøytemidler, som dessuten skader miljøet.

Men hvis man ikke sprøytet, ville man tape et tilsvarende pengebeløp i form av mindre avlinger.

Meldugg på bygg. (Foto: Science/AAAS)
Meldugg på bygg. (Foto: Science/AAAS)

Forsterket forsvar

Hans Thordal-Christensen drømmer om å kunne skape nye planter, enten gjennom foredling eller genspleising, som er motstandsdyktige mot melduggsoppenes sabotasjesystem. Det er nå blitt mer realistisk med kartlegningen av soppens genom.

– Det ville være fantastisk hvis man nå kunne skape en plante som selv kunne avverge angrepene. Det ville spare bøndene for hardt arbeide og sprøyteutgifter, skåne miljøet og sikre større avlinger, sier Thordal-Christensen.

Og han vet hva han snakker om. For syv år siden offentliggjorde han og kollegene hans en studie i Nature, som handlet om et enkelt gen som så ut til å ha stor betydning for planters evne til å utvikle resistens mot melduggsopp.

Referanse:

Pietro D. Spanu m. fl.; Genome Expansion and Gene Loss in Powdery Mildew Fungi Reveal Tradeoffs in Extreme Parasitism; Science 10 December 2010: Vol. 330 no. 6010 pp. 1543-1546; DOI: 10.1126/science.1194573 (sammendrag).
 

Lenke:

Profil: Hans Thordal-Christensen