Nye metoder for pollenanalyse

Metoden for analyse av pollen har i hovedsak vært uendret i 100 år.

Published
 (Foto: Frøydis Kvaløy)
(Foto: Frøydis Kvaløy)

Pollensesongen er her igjen, til besvær for mange allergikere. Bortimot én million nordmenn er plaget av pollenallergi. Det begynner med hassel og or tidlig om våren, så følger bjørk, gress og burot utover i sommerhalvåret.

For forskere er pollen et ypperlig analyseobjekt i jakten på kunnskap om hvordan planter forandrer og tilpasser seg endringer i miljøet.

Nye analysemetoder kan bidra til økt kunnskap på en raskere og mer kostnadseffektiv måte.

Svever forbi

Pollenet svever ubemerket forbi de fleste av oss som ikke føler de fysiske plagene, men hvis vi ser nærmere på disse ørsmå enhetene finner vi at de har bemerkelsesverdige egenskaper, hver med unik form og farge.

Pollinering, det vil si overføring av pollenkorn fra støvknapper til arr i blomstene, er en essensiell prosess i økosystemene ettersom det dreier seg om plantenes motsvar til dyrs formering ved sædceller.

Pollenet danner grunnlaget for formering og frøproduksjon hos svært mange viltvoksende planter.

Hvert pollen sin unike historie

Pollenkorn er svært små, helt ned til 0,001 millimeter. Dette er grunnen til at de spres lett med vinden og kan fraktes langt bort fra foreldreplanten.

Pollenkornet er bygget opp med en yttervegg som er svært motstandsdyktig mot nedbrytning, og dette gjør at dets utseende forblir nærmest upåvirket av tidens tann. En har faktisk funnet fossile pollenkorn som er 400 millioner år gamle!

Hvert pollenkorn har ulik form og bærer med seg sitt unike fingeravtrykk på sin ferd. (Foto: Dartmouth Electron Microscope Facility/Wikimedia Commons)
Hvert pollenkorn har ulik form og bærer med seg sitt unike fingeravtrykk på sin ferd. (Foto: Dartmouth Electron Microscope Facility/Wikimedia Commons)

Pollenanalyse kan bidra til å rekonstruere tidligere tiders vegetasjon, miljø og klima, og kan også gi kunnskap om hvordan klimaendringer og menneskelig aktivitet har påvirket vegetasjonen gjennom flere tusen år.

– Ved å undersøke pollenkornet, kan en si hvilken art det stammer fra og hvilket miljø stamplanten omga seg med, sier Boris Zimmermann, gjesteforsker ved Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB).

Hvert pollenkorn kan derfor sies å bære med seg sin egen signatur eller fingeravtrykk og sin stamplantes egenart på sin reise fra en plante til en annen.

– På grunn av pollenets unike fingeravtrykk har pollenanalyser faktisk også blitt brukt i kriminalrettsmedisinsk sammenheng, forklarer Zimmermann.

Analyse av pollenkorn på et menneskes klær kan avsløre hvor det har vært og når det var der.

Nye metoder

Metoden for analyse av pollen har i hovedsak vært uendret de siste 100 år. Pollenanalysene utføres i stor grad ved å se på pollenets utseende. Analysene gjøres ved bruk av mikroskop, en svært tidkrevende prosess som forutsetter at den som foretar analysene er høyt kvalifisert innen kategorisering av pollen.

En forskningsgruppe ved UMB og matforskningsinstituttet Nofima arbeider med å utvikle nye metoder for å analysere pollen.

– I motsetning til å undersøke pollen ut fra kun dets utseende, ønsker vi å analysere pollen ved å se på dets biokjemiske sammensetning, sier forskningsleder Achim Kohler.

Forskeren forklarer at analysene vil gjennomføres ved bruk av metoden infrarød vibrasjons-spektroskopi. Metoden har vært i bruk over lang tid i industriell sammenheng, men det er relativt nytt å bruke metoden på biologisk materiale slik som pollen.

– Infrarød vibrasjons-spektroskopi baserer seg på å måle hvor mye lys som absorberes i enheten som undersøkes på ulike bølgelengder, forklarer Zimmermann.

Med andre ord skjer den biokjemiske karakteriseringen ved å se på identifiserbare spektrale trekk etter at prøven har blitt gjennomlyst.

Flere fordeler

Forskerne ved UMB har en målsetting om at analyser av pollen ved infrarød vibrasjons-spektroskopi skal bidra til at identifisering og kategorisering av frøplanter vil skje på en raskere og mer kostnadsbesparende måte.

– Forskningen så langt har vist at informasjon om pollenets biokjemiske sammensetning ikke bare vil gi mer presise svar på et pollenkorns utseende, men også gi mulighet for en rask og kostnadsbesparende kartlegging av pollenets stamplante, deres evolusjonære historie og levekår, sier Kohler.

Pollenkornets kjemiske sammensetning analyseres med infrarød vibrasjons-spektroskopi. (Foto: Achim Kohler)
Pollenkornets kjemiske sammensetning analyseres med infrarød vibrasjons-spektroskopi. (Foto: Achim Kohler)

– En annen fordel ved metoden er at den gir mulighet for måling av den intakte og komplette planteorganismen slik den er sanket inn fra naturen. Metoden forhindrer dermed at pollenkornet og dermed den kjemiske strukturen blir ødelagt under analysen, legger forskeren til.

Det er flere grunner til at metoden er raskere og mer kostnadseffektiv. Som allerede nevnt er metoden godt kjent i industrisammenheng, og den tekniske kompetansen er dermed utbredt.

– Datamaskinen er et svært sentralt bidrag til effektiviseringen ved den nye metoden pollenanalyser, sier forskningsleder Kohler.

I forhold til tradisjonelle analyseteknikker av pollen, legger datamaskinen til rette for at store mengder data kan behandles og standardiseres på en effektiv måte. Metoden tilbyr nærmest en operatør-uavhengig tilnærming.

Framtidig global spektral database

Infrarød vibrasjons-spektroskopi anvendt på pollenkorn forutsetter selvfølgelig informasjon om plantearter og -familier, men forskerne tenker seg at den nødvendige biologiske informasjonen i framtiden kan gjøres tilgjengelig ved etablering av en global spektral database.

– En global spektral database vil kunne omfatte en stor mengde ulike plantearter av forskjellig opprinnelse i tid og rom, og vi er overbevist om at en slik database vil bidra til en ny forståelse av plante-miljø interaksjonen, avslutter Kohler.

Forsker Murat Bagcioglu som samler inn pollen fra hassel i UMB-parken. (Foto: Frøydis Kvaløy)
Forsker Murat Bagcioglu som samler inn pollen fra hassel i UMB-parken. (Foto: Frøydis Kvaløy)

Forskergruppen ønsker blant annet å studere klimapåvirkning på pollen ved hjelp av den nye metoden.

– Vi vil sammenlikne pollen fra samme art, men fra planter som har vokst under forskjellig kilmaforhold, sier stipendiat Murat Bagcioglu ved UMB.

– Vi skal for eksempel sammenlikne furupollen fra middelhavsområdet, Ås og Pasvik.

Bagcioglu samler for tiden inn pollen fra utvalgte trær og planter i UMB-parken. Her er det helt spesielt gode betingelser for polleninnsamling. UMB-parken og treslagssamlingen på Nordskogen inneholder et enestående rikt utvalg av arter, med mange godt beskrevne og til og med GPS-stedfestede enkelttrær og -planter.

– Men først og fremst kjenner vi plantenes klimatiske livshistorie, sier førsteamanuensis Arne Auen Grimenes ved Feltstasjon for agroklimatiske studier på Sørås.

– Temperaturmåleseriene går tilbake til 1874. I tillegg har vi lange måleserier for jordtemperatur, nedbør og sol. Det vil si at vi har full oversikt over plantenes «oppvekstvilkår», selv til gamle trær, sier han.