Quinoaens salte superkraft

Selvom det måske ikke gælder Danmark, har det meste af Europa denne sommer igen været ramt af tørke i en grad, der har katastrofal indvirkning på landbruget.

Fremtiden har brug for afgrøder, der kan klare mere ekstremt vejr, så vi fortsat kan producere fødevarer nok.

Et internationalt forskerhold fra Københavns Universitet, som jeg skriver min ph.d. hos, arbejder derfor med støtte fra Carlsbergfondet på at lære af de planter, som har de evner, der skal til, for at overleve fremtidens klima.

En af disse afgrøder er Chenopodium quinoa, også bare kendt som quinoa, som har en vild evne til at trives i meget salt jord.

Hvorfor og hvordan er vi forskere stadig ikke sikre på, men kan vi finde svaret, kan vi forhåbentligt overføre evnen til andre planter, og hjælpe dem med at modstå mere ekstreme vejrforhold.

Afgrødernes moder

I dag spiser vi quinoafrø i sunde salater eller som tilbehør til forskellige retter.

Det er dog ikke en ny ting, at den bliver spist, for den har været dyrket i tusindvis af år i Sydamerika, hvor inkaerne kaldte den ’afgrødernes moder’.

På quinoaens hjemstavn i Bolivia ligger en stor saltslette, og omkring den er jorden ekstremt salt – her kan de fleste planter ikke leve, men det kan quinoa.

Denne evne er interessant, specielt set i lyset af fremtidens klima. En bivirkning ved klimaforandringer, tørke og den vanding af afgrøder, der følger, er nemlig, at jorden bliver mere og mere salt.

Det skaber to problemer for vores afgrøder. For det første trækker salt i jorden vand ud af planternes rødder. For det andet er det salt, som kommer ind i planterne, giftigt for dem.

Resultatet er, at efterhånden som marker bliver mere og mere salte, kan afgrøderne ikke længere vokse på dem.

Hvorfor tåler quinoa så meget salt?

Salt består af to dele, som regel en natrium-ion og en klorid-ion, som tilsammen danner natriumklorid også kendt som bordsalt.

Begge ioner er problematiske, men især natrium-ionen kan være skadelig for planter.

Man kan vande quinoa med vand, der har den samme saltmængde som når Middelhavet er saltest. Langt de flest planter begynder at have det rigtigt hårdt ved saltkoncentrationer omkring 8 gange lavere.

Spørgsmålet vores forskning centrerer sig om er, hvad der ligger til grund for, at quinoa kan tåle salt i så ekstreme mængder.

Bladene opbygger salttolerance

Der har floreret en teori om, at hemmeligheden bag quinoas tolerance lå i særligt udviklede celler på bladenes overflade, som skulle fungere som balloner fulde af saltvand.

Men for nylig har vi modbevist denne hypotese, ved at finde en måde at måle mængden af natrium-ioner direkte i cellerne på bladenes overflade.

Samtidig sammenlignede vi salttolerancen af en normal quinoa med en mutant-quinoa som mangler disse ’balloner’.

Her kunne vi se, at der ingen forskel er på de to quinoatyper, og at forklaringen på quinoas store salttolerance altså ikke findes i balloncellerne.

Det er gode nyheder, for selvom quinoaen holder sine salte hemmeligheder tæt til stilken, kan forskningen nu forsætte uden at gå ned af en blindgyde.

Quinoa er også spektakulær fordi den rent faktisk optager natrium-ionerne fra den jord, den vokser i. Natrium-ionerne var dem, der i særlig grad var skadelige for andre planter.

Derudover viser resultater at der er langt mere salt i de gamle quinoa-blade end i de unge.

Højst sandsynligt har quinoa udviklet et netværk af natrium-transporterende proteiner, som flytter natrium-ionerne ud i væskefyldte dele af cellerne i de gamle blade, men vi har endnu ikke bevist dette.

På den måde beskyttes de sårbare unge skud mod alt for store saltmængder, indtil de selv er voksne nok til selv at lagre salt.

Muligheden findes i de fleste planter

Nu når vi har tilbagevist den gamle teori om ’saltvandsballonerne’, er vi gået i gang med at forske i vores hypotese om de natrium-transporterende proteiner. Det gør vi ved at undersøge nogle af de gener, som potentielt ligger til grund for dette netværk.

Det interessante ved hypotesen om transporten af salt til de ældre, mere ’tolerante’ blade er, at det ikke er særlige gener som kun findes i quinoa.

Alt tyder tværtimod på, at disse gener faktisk findes i langt de fleste andre planter, men at quinoa blot har finjusteret netværket.

Hvis det viser sig at være korrekt, er der mulighed for at vi kan hjælpe andre saltbesværede afgrøder til at kunne det samme som quinoa.

Fremtidens planter er salt-stærke

Ved hjælp af CRISPR kan man lave enkelte ændringer i et gen, så det protein genet koder for, bliver finjusteret lige på samme måde som quinoa-plantens er det.

EU har er for nyligt stillet et forslag om at tillade genmodificerede planter som har fået introduceret op til 20 genetiske ændringer, og som ikke bære andre spor fra den brugte teknik.

Der er endnu et langt stykke vej før vi er klar til lave salttolerante afgrøder ved hjælp af CRISPR teknikken – vi skal eksempelvis lige finde ud af, om og hvilke gener, der koder for de proteiner, som transporterer saltet.

Indtil da kan man med fordel dyrke noget mere quinoa, som allerede er egnet til tør, salt jord, og som ovenikøbet er både sund og smager godt.