Planters stamceller tåler ikke for meget ilt

Det siges, at planterne fungerer som jordens grønne lunger, fordi de producerer den ilt, som alle dyr har brug for i deres stofskifte. Et stort træ kan faktisk producere mere end 120 kg ilt om året via fotosyntese.

Set i netop det lys, kan det virke mærkværdigt, at forskere fra Biologisk Institut på Københavns Universitet sammen med kollegaer fra universiteterne i Aachen og Heidelberg i Tyskland samt Pisa i Italien nu har opdaget, at kun forholdsvis lave iltkoncentrationer sikrer optimal funktion af planternes stamceller.

Opdagelsen blev muliggjort via et samarbejde med en dansk virksomhed, Unisensei Aarhus, som specialfremstillede verdens hidtil mindste iltsensor til forskerne.

- ’Sensoren gjorde os i stand til at måle iltkoncentrationen i et område, som blot består af omkring 30 celler, hvilket udgør skuddets vækstpunkt hos de små frøplanter’, forklarer professor Ole Pedersen , Biologisk Institut. ’Stamcellerne ligger beskyttet i et miljø med lave iltkoncentrationer, før de udvikles til nye skud og blomsterstande. Iltniveauet bestemmer i hvilken takt nyt væv udvikles vha. et protein ved navn ZPR2, der styrer celledeling og differentiering i nyt væv’.

Det faktum, at det kræver lave iltkoncentrationer at fastholde funktionaliteten hos stamceller er ikke unikt for planter. Adskillige stamceller hos dyr, inklusiv humane, stiller samme krav til det omgivende miljø, hvilket man ikke umiddelbart ville forvente, fordi dyr og planter er meget fjernt beslægtede. Ikke desto mindre, så har uafhængig udvikling i livets historie resulteret i den samme løsning i både dyre- og planterriget, da de små maskiner, som konstant producerer nye stamceller i alle tilfælde ikke tåler for meget ilt i omgivelserne.

Opdagelsen kan føre til, at planteforædlere nu kan målrette udviklingen af nye sorter, der er bedre tilpasset til at opretholde produktionen i miljøer, der påvirker iltniveauet i vævet som f.eks. ved oversvømmelser og høje temperaturer. Men mindst ligeså væsentligt, så vil opdagelsen på sigt føre til en langt bedre forståelse af, hvordan udviklingen af stamceller fører til dannelsen af nye væv og organer, - noget der allerede har direkte anvendelse inden for medicin.

Publikation:
Daan A. Weits, Alicja B. Kunkowska, Nicholas C. W. Kamps, Katharina M.S. Portz, Niko K. Packbier, Zoe Nemec-Venza, Christophe Gaillochet, Jan U. Lohmann, Ole Pedersen, Joost T. van Dongen, Francesco Licausi
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1203-6