Plantrörscell förstärkt med lignin är mycket motståndskraftig mot undertryck i motsats till de andra tillplattade cellerna runt omkring. Kredit:Cheng Choo Lee
En ny studie visar att vi kan skapa och/eller välja ut växter som bättre kan återhämta sig från torka utan att påverka storleken på växten eller fröavkastningen genom att genetiskt modifiera deras ligninkemi. Dessa resultat skulle kunna användas inom både jord- och skogsbruk för att tackla framtida klimatutmaningar.
Lignin, den näst vanligaste biopolymeren på jorden, representerar cirka 30 procent av det totala kolet på planeten. Det tillåter växter att leda vatten och stå upprätt; utan lignin kan växter inte växa eller överleva.
"Växter är gjorda av många olika celler, några av dem är förstärkta med lignin och sätts samman till varandra för att bilda ett rör som leder vatten, som ett sugrör för att dricka din cocktail", förklarar Delphine Ménard, chef för cellkulturplattformen i Stockholm Universitetsavdelningen för ekologi, miljö och växtvetenskap (DEEP), "lignin är så starkt att rörcellerna kan motstå vakuum medan andra celler är tillplattade."
Under lång tid ansåg forskarna inte att lignin hade en "kod" som i DNA eller proteiner. Forskare under ledning av DEEP i samarbete med Stockholms universitet Institutionen för material- och miljökemi (MMK) och Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) har nu utmanat detta gamla paradigm genom att visa att det finns en lignin-"kemisk kod". De visade att varje cell använder denna "kemiska kod" för att justera sitt lignin för att fungera optimalt och motstå påfrestningar. Dessa resultat publiceras i The Plant Cell och skulle kunna användas inom både jord- och skogsbruk för att tackla framtida klimatutmaningar.
"Det krävs bara en enkel kemisk förändring, bara en väteatom förutom alkohol till aldehyd för att göra växter mycket motståndskraftiga mot torka under förhållanden där alkoholrika växter alla skulle dö", förklarar Edouard Pesquet, docent i molekylär växtfysiologi och senior författare av studien.
Intressant nog visade professor Shinya Kajita från TUAT att så stora ökningar av ligninaldehyder kan förekomma naturligt i naturen. I den japanska sidenindustrin har till exempel mullbär med de högsta ligninaldehydnivåerna länge använts och älskats av silkeslarv.
"Dessa resultat reviderar vår förståelse av lignin och växtvattenledning, men öppnar också stora möjligheter att använda ligninkoden för att förbättra grödor och träd för att möta vattentillgångsproblem. Modifieringen av ligninkemin på encellsnivå är i slutändan mekanismen som möjliggör för växter att växa, återfukta och stå emot påfrestningar från klimatförändringar", säger Edouard Pesquet. + Utforska vidare
