Planter ændrer deres genetik på økologiske marker

Af: University of Bonn

I slutningen af 1990'erne startede professor dr. Jens Léon et eksperiment ved University of Bonn, som han vidste ville strække sig over en lang periode. Hans forskergruppe ønskede at undersøge, hvilken effekt landbrugsforhold har på planters genetiske materiale. Til dette formål gennemførte de en kompleks langtidsundersøgelse over en periode på 23 år ved Instituttet for Plantevidenskab og Ressourcebevarelse (INRES).

"Vi krydsede først højtydende byg med en vild form for at øge den genetiske variation," siger dr. Jens Léon.

"Derefter plantede vi disse populationer på to nabomarker, så byggen voksede i den samme jord og under de samme klimatiske forhold."

Den eneste forskel var landbrugsmetoden. Konventionelle metoder blev anvendt på den ene mark, hvor forskerne brugte pesticider til at bekæmpe skadedyr, kemiske midler til at eliminere ukrudt og mineralske gødninger for at sikre en god næringstilførsel.

Forskerne tog en mere økologisk tilgang på den anden mark: ingen pesticider, bekæmpelse af ukrudt ved mekaniske metoder og gødskning af jorden med gødning fra stalde.

Blev valgt tilfældigt

Hvert efterår blev noget af kornet bevaret for at så markerne det følgende forår – de økologiske korn blev på den økologiske mark og den konventionelle byg på sin mark.

"Vi valgte ikke kornene på grund af bestemte karakteristika, men valgte simpelthen en lille del af høsten tilfældigt," understreger Jens Léons kollega dr. Michael Schneider.

Forskerne analyserede også genomerne fra de konventionelt og økologisk dyrkede planter på årsbasis. Det enkelte gen kan eksistere i en række forskellige former kaldet alleler. For eksempel findes det menneskelige gen ansvarligt for øjenfarve i allelerne "brun" og "blå".

Frekvensen, hvormed visse alleler opstår i en population, kan ændre sig over generationer. Miljøforhold er en faktor, der spiller en rolle i denne proces: Alleler, der sikrer, at planter trives i deres nuværende miljø, findes som regel oftere og oftere.

Forskerne identificerede to interessante tendenser i deres genetiske tests: I de første 12 år ændrede allelfrekvensen i byggen sig på samme måde på begge marker.

"Vores fortolkning af dette fund er, at de meget forskelligartede populationer forårsaget af en krydsning med vild byg tilpassede sig de lokale forhold," siger Dr. Agim Ballvora, der også deltog i studiet.

"Faktorer såsom klima, jord og især dagslængde var trods alt identiske for begge populationer."

Blev mere og mere forskellige

Dog blev allelfrekvenserne for begge kulturer mere og mere forskellige i de efterfølgende år. Især udviklede byggen dyrket med økologiske landbrugsmetoder genvarianter, der var mindre følsomme over for næringsmangel eller vandmangel – dvs. alleler, der påvirkede rodstrukturen.

"En årsag til dette er formodentlig de store variationer i næringsstoffernes tilgængelighed i økologisk landbrug," forklarer Jens Léon.

Den konventionelt dyrkede byg blev også mere genetisk ensartet over tid, hvilket betyder, at det genetiske materiale i de enkelte planter, der voksede på marken, blev mere og mere ens fra år til år. Den økologiske byg forblev dog mere forskelligartet. Allelfrekvenserne i den økologiske kultur varierede også mere bredt over tid. Det resulterede i, at nogle år var yderst favorable eller ugunstige for nogle alleler.

Dette kan skyldes, at miljøbetingelserne svinger meget mere i økologisk landbrug end med konventionelle landbrugsmetoder: Hvis visse plantesygdomme får fat i et år, vil planterne for eksempel stole mest på de alleler, der vil beskytte dem. Variabiliteten af de miljømæssige kræfter, der påvirker planterne, synes at føre til større genetiske forskelligheder.

"Som konsekvens af det er planterne bedre i stand til at tilpasse sig disse typer af ændringer," siger Jens Léon.

Samlet set demonstrerer resultaterne vigtigheden af at dyrke sorter optimeret til økologisk landbrug. Eftersom deres genetiske sammensætning har tilpasset sig til disse betingelser, vil de være mere robuste og levere højere udbytter.

"Desuden synes det fornuftigt, når man dyrker planter, at krydse dem med ældre eller endda vilde varianter," forklarer Jens Léon.

"Vores data indikerer også, at dette endda kunne gavne konventionelle højtydende sorter."

Resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet 'Agronomy for Sustainable Development'.