Plantefysiologi for dummies

Om du spør et barn hva planter trenger for å trives får du trolig svaret sol, vann og jord. En liten snik eller to vil kanskje legge til kjærlighet. Svaret er riktig og du vil få det samme fra de fleste voksne, men detaljene er noe mer kompliserte.

Enzymdannet sukkerkick

Førsteamanuensis Åshild Ergon ved NMBU jobber mye med engvekster og tare, og forklarer at lys hovedsakelig har to effekter på planters daglige drift. Den første er som energi for fotosyntesen, mekanismen der plantene bruker vann og karbondioksid fra lufta for å danne sukkermolekyler. Mekanismen drives av solenergi.

Les også: NTNU med virituelle bibliotektjenester

– Det fotosyntesen gjør er egentlig å omdanne solenergi til noe planten kan benytte seg av senere, sier hun.

Ergon påpeker at sukkeret brukes både til strukturelle formål og celleånding, en prosess som bryter ned sukkeret for å supplere cella med energi. Fotosyntesen frigjør også oksygen, og er grunnen til at planter er ansett som jordens grønne lunger.

Professor Jorunn Elisabeth Olsen underviser i plantefysiologi ved NMBU og forteller at fotosyntesen kan anses som en todelt prosess. Først fanges solenergien av pigmenter som klorofyll og karotenoider, som finnes i celledelen kloroplasten. Så bruker kloroplasten et enzym kjent som rubisko for å høste karbonet fra karbondioksid så det kan brukes til sukkerdannelse. Enzymer er cellenes arbeidere, og utfører både fotosyntesen og andre oppgaver for planteceller så vel som menneskeceller.

– Rubisko er verdens viktigste enzym fordi det både er masser av det, og det produserer utgangspunktet til næringskjeden vår, sukker, mener Olsen.

Les også: Naboer missfornøyde med prossessen rundt fylling i Nidelva - nå svarer kommunen

Lyssignaler og morfologi

Ergon forteller at den andre effekten lys har på planter er gjennom signalisering og morfogenese, som vil si plantens formutvikling. Planter kan måle lys-karakteristikker som mengde, farge og daglengde, og tilpasser seg deretter. Som et eksempel trekker Ergon fram planters evne til å observere hvilke retning som har best lysforhold.

– Det at en plante strekker seg mot lyset er en mekanisme som tillater den å konkurrere med andre planter i kampen om lyset, såkalt «shade avoidance syndrom».

Hun forklarer videre at plantens celler inneholder en type proteiner som detekterer forholdet mellom rødt og mørkerødt lys kalt fytokromer. Proteinene har to former, en inaktiv form og en aktiv form som stimulerer produksjon av veksthormoner.

– I skyggen er det mer mørkerødt lys og mindre rødt lys enn i direkte sollys. Da vil flere proteiner aktiveres og mengde veksthormoner øker.

Les også: Lysforurensning påvirker hvilke arter som lever i bynære strøk

Kan tåle 196 kuldegrader

Ergon forklarer at planter er sensitive for temperatur fordi de er vekselvarme, det vil si at de ikke kan regulere egen temperatur for å motvirke omgivelsene på samme måte som mennesker. Fordi temperatur har en voldsom effekt på kjemiske reaksjoner gir også lave temperaturer mindre vekst.

– Når det blir veldig varmt eller kaldt er temperaturen en stressfaktor. For høye temperaturer ødelegger plantenes proteiner og cellemembraner, mens kulde fryser vannet i planten til iskrystaller som kan skadet vevet, sier Ergon.

Olsen forklarer at plantene klargjør seg for vintertid gjennom nøye observasjon av daglengden. Så gjennomgår de vinterherding, en tilpasning til den kommende temperaturduppen.

Video: Optimist i koronatid

– Planter kan ikke gå inn for å kle på seg når kulda kommer og må ta grep for å hanskes med temperaturen der den er, sier hun.

Hun legger til at plantene som gjennomgår vinterherding kan tåle helt ekstreme temperaturer som ikke observeres i naturen. For eksempel kan de mest ekstreme trærnes greiner dyppes i flytende nitrogen, som holder 196 kuldegrader, uten å få varige men.

Mange vanlige planter, som urter og gress, kan overleve vinteren i form av røtter under bakken. Gress har også egenskapen til å opprettholde noe fotosyntetisk aktivitet også på vinteren – under snøen.

Plantenæring og nitrogenvennskap

Planter henter flere elementer fra jorda de gror i som de ikke kan høste på andre måter. Olsen forteller at stoffene sorteres i makro- og mikronæringsstoffer.

– Dette er stoffer alle planter trenger, og det finnes unntaksplanter som behøver andre fordelaktige elementer i tillegg eller suppleres med dem på andre måter.

Makronæringsstoffer er de stoffene plantene trenger mest av og som generelt finnes i kunstgjødsel. Av disse er nitrogen, fosfor og kalium særlig viktige. Mikronæringsstoffer trengs det mindre av, i noen tilfeller så lite at det knapt kan spores i planten.

Olsen forklarer at enkelte planter som holder til langs sjøkanten trenger regelmessig tilskudd av natrium, og derfor tåler godt å skylles over med saltvann. Salturt er et norsk eksempel på en slik plante.

Debatt: Det er ikke for sent å evakuere flyktningeleiren i Moria

Enkelte belgvekster trenger kobolt for å kunne leve i symbiose med niktrogenfikserende bakterier, det vil si bakterier som kan omdanne nitrogenet i lufta til en biologisk aktiv variant. Disse plantene vil på den måten ikke trenge nitrogen fra jorda, men suppleres heller med nitrogen fra bakterien i bytte mot sukker.

– Det finnes også trær som lever i symbiose med slike bakterier, sier Olsen.

Hun forklarer videre at gråor og svartor, norske trearter, lett kan kjennetegnes fordi den feller bladene sine grønne. På vinterstid trekker de fleste trær proteiner og klorofyll tilbake fra bladene for å konservere nitrogen, som proteiner inneholder mye av, og energi. Slik blir trærnes blader ofte gule på høsten fordi de gule karatenoidene forblir. Dette gjelder ikke or, som lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier og derfor ikke har like stort behov for konservering av klorofyll.

Anmeldelse: Ivan Are - Double Goodbyes

Eldgamle trekloner

Olsen forklarer at planter formerer seg på to måter: kjønnet formering og ukjønnet formering. Den første er det de fleste er kjent med da mennesker formerer seg på samme måten. Det benyttes to sett med genetisk materiale for å danne en ny liten plante. Ukjønnet formering er evnen planter har til å formere seg med kun ett sett genetisk materiale, og kalles også kloning. Da vil en ny plante løpe opp fra en gammel del av treet, for eksempel hos gran der grenene treffer bakken, og bli til et nytt ungtre.

– Det fascinerende er at vi har funnet områder der det samme treet har levd i tusenvis av år fordi det har gitt klonede avkom av seg selv. Genetisk sett så er de enda det samme treet, sier Olsen.

Les også: Pandemipatruljen: Anne Lindmo

Hun påpeker at selv om en kanskje tenker på kloning som en svært spesifikk og sjelden egenskap, så skjer det hele tiden. Osp er en av artene som driver regelmessig klonformering ved å sette rotskudd. Slik kan et område med ospetrær egentlig bestå av kun få enkeltindivid klonet over et større område.

– Det er jo egentlig fryktelig fascinerende, og jeg vil nok si at planter er minst like avanserte som mennesker.

Les også: Hva gjør dyrene i koronatiden?