Forskere fra Aarhus Universitet har gjort en opdagelse, der kan revolutionere den måde, vi dyrker landbrug på. Gennem forskning i en lille, gulblomstrende bælgplante – den japanske kællingetand – har de opdaget, hvordan planter potentielt kan lære at generere deres egen gødning. Det kan reducere behovet for kunstgødning og dermed reducere både forurening og udledning af drivhusgasser.
En naturlig symbiose
Som mange andre bælgplanter lever japansk kællingetand i tæt samarbejde med særlige jordbakterier. I små knolde på plantens rødder bor bakterier, som kan trække nitrogen – kvælstof – direkte ud af luften og omdanne det til en form, planten kan bruge til at vokse. Til gengæld får bakterierne sukker fra plantens fotosyntese.
Denne symbiose betyder, at bælgplanter ikke har brug for kunstgødning for at trives. I naturen skaber det et selvforsynende kredsløb, hvor planterne og bakterierne hjælper hinanden og samtidig tilfører jorden naturlig næring.
For forskere og landbrugssektoren rummer denne proces et enormt potentiale. Hvis man kunne overføre bælgplanternes evne til at samarbejde med jordbakterier til andre afgrøder som hvede, majs og ris, kunne man skabe et landbrug, hvor planterne gøder sig selv – et cirkulært system med langt mindre miljøbelastning.
Et evolutionært gennembrud
Det danske forskerhold har undersøgt, hvad der i sin tid gjorde bælgplanterne i stand til at indgå dette samarbejde. Ifølge resultaterne skete der for omkring 100 millioner år siden to små ændringer i planternes arvemateriale. De to mutationer i bestemte receptorer på røddernes celler ændrede planternes reaktion på bakterier: I stedet for at bekæmpe dem som indtrængende begyndte de at invitere dem indenfor.
Ved at efterligne denne ændring har forskerne nu formået at skabe en lignende effekt i byg – en af verdens vigtigste kornafgrøder. Den genmodificerede byg-receptor er blevet testet i den japanske kællingetand, hvor den fungerede efter hensigten: bakterierne blev accepteret, og planten kunne optage naturligt kvælstof.
Professorerne Simona Radutoiu og Kasper Røjkjær Andersen fra Aarhus Universitet står i spidsen for forskningen, som er blevet offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature.
Et grønnere alternativ til kunstgødning
Kunstgødning har i mere end et århundrede været en central del af moderne landbrug, men produktionen er både energikrævende og miljøbelastende.
Hvis afgrøder i fremtiden selv kunne skaffe det nødvendige kvælstof fra luften, ville behovet for kunstgødning falde drastisk. Det vil kunne hjælpe med at reducere klimaaftrykket fra landbruget, og samtidig mindske belastningen af søer, fjorde og grundvand.
Et cirkulært kredsløb
Ideen om planter, der kan gøde sig selv eller hinanden, passer ind i visionen om et cirkulært landbrug. I et sådant system udnyttes ressourcerne fuldt ud: Næringsstoffer bliver genbrugt, affald bliver til gødning, og udledninger minimeres.
Hvis man eksempelvis kunne dyrke korn og bælgplanter side om side, kunne bælgplanterne naturligt tilføre kvælstof til jorden, som de andre afgrøder kunne drage nytte af. I kombination med teknologier som præcisionslandbrug og planteforædling kan dette danne grundlaget for mere robuste og selvbærende dyrkningssystemer.
Store perspektiver – og store udfordringer
Selv om resultaterne vækker begejstring, er der stadig langt fra laboratoriet til marken. Det kræver omfattende forskning, test og godkendelser at overføre genetiske ændringer til store fødeafgrøder som hvede og ris. Derudover skal man tage højde for både sikkerhed, biodiversitet og forbrugernes accept af genredigerede planter.
Professor Michael Palmgren fra Københavns Universitet, som ikke selv deltog i forskningen, kalder resultaterne ”fascinerende” og fremhæver, hvordan små genetiske ændringer kan få planter til at ændre deres adfærd fundamentalt – fra at afvise bakterier til at samarbejde med dem.
Forskerne fra Aarhus Universitet deltager i et internationalt samarbejde med omkring 100 førende forskere, der arbejder mod det samme mål: at skabe afgrøder, som kan danne deres egen naturlige gødning. Målet er at kunne genredigere planter, så de kan optage nitrogen direkte fra atmosfæren i samarbejde med jordbakterier – en proces, evolutionen ellers har brugt millioner af år på at udvikle.
Som Kasper Røjkjær Andersen formulerer det: ”Vi kan på en presset planet ikke vente i 100 millioner år på, at vigtige fødeafgrøder får den samme evne som bælgplanterne. Vi kan med held gøre det på 10 år og være med til at sikre en bæredygtig fødevareproduktion, hvis vi med genredigering kan ændre to aminosyrer, som alligevel sker hele tiden gennem evolutionen”
Fremtidens landbrug
Forskningen i den japanske kællingetand viser, at selv små ændringer i naturens mekanismer kan få store konsekvenser. Hvis det lykkes at overføre bælgplanternes evne til at samarbejde med bakterier til de vigtigste afgrøder, kan det føre til et mere cirkulært og klimavenligt landbrug – et landbrug, hvor naturen i højere grad gøder sig selv.
Det vil ikke blot være en teknologisk bedrift, men også et skridt mod en fremtid, hvor landbruget bliver en aktiv del af løsningen på verdens klima- og miljøudfordringer.
