Plantevidenskab er betegnelsen for en række forskning og videnskabelige undersøgelser, der udforsker de anslået 410.000 arter af landplanter, der findes på jorden.

Plantevidenskab omfatter ‘botanik’ fra det græske ord βοτάνη (botanē), der betyder græsmark eller foder, idet det omfatter observation af planters vækst og egenskaber og undersøgelse af forholdet mellem planter og deres miljø. Men det er også meget, meget mere …

Den enorme mangfoldighed af forskning, der er omfattet af paraplybegrebet “plantevidenskab”, er godt repræsenteret på John Innes Centre.

For eksempel undersøger professor Enrico Coens laboratorium, hvordan små grupper af celler i mikroskopiske knopper bliver til de forskellige blomster- og bladformer, som vi ser overalt omkring os.

Mens professor Ray Dixons gruppe fokuserer på, hvordan planter reagerer på miljømæssige signaler på molekylært niveau, for at forsøge at forstå processen med biologisk kvælstoffiksering i bakterier og dens regulering.

Planternes biokemi og primære stofskifte, herunder de kemikalier og molekyler, som de fremstiller, og planternes samspil med skadedyr og sygdomme er alle vigtige forskningsområder.

Professor Sarah O’Connor har offentliggjort omfattende arbejde om planternes biosyntese af komplekse kemikalier, som kan være meget svære at fremstille i laboratoriet. Som sådan kunne det være meget værdifuldt at bruge planter som fabrikker. Planter er trods alt allerede gode til at fremstille komplekse kemikalier, f.eks. den madagaskiske perikon, der producerer vinblastin og vincristin, som begge anvendes som lægemidler mod kræft. Det er umuligt at fremstille disse molekyler i et konventionelt laboratorium, men det kan være muligt at udnytte planternes kraft til at fremstille disse livsreddende lægemidler hurtigere og billigere i fremtiden.

Traditionelt omfattede botanik også studiet af svampe og alger, som begge fortsat er genstand for forskning på John Innes Centre.

Professor Barrie Wilkinsons laboratorium forsker f.eks. i opdagelse og biosyntese af mikrobielle naturprodukter, herunder dem, der produceres af bakterier og svampe, som begge er en vigtig kilde til lægemidler til behandling af livstruende sygdomme.

Som supplement hertil arbejder Dr. Martin Rezjek på en billig, sikker og effektiv metode til at håndtere skadelige algeopblomstringer.

Plantegenetik

I det 21. århundrede arbejder et stigende antal planteforskere på at forstå planternes genetik.

Flere arter har fået sekventeret hele deres genom, og dataene er blevet delt og brugt til at forstå, hvordan afgrødernes genetik kan gøre det muligt at udvikle nye sorter, der er mere tolerante over for klimaændringer eller mere næringsrige til menneskeføde.

Den første plante, der fik kortlagt hele sit genom, var den “ikke så humble ukrudtsplante”, “modelplanten”, Arabidopsis thaliana (Tale cress). Dette blev gjort af et internationalt forskerhold bestående af over 200 forskere fra 35 laboratorier. Vores egen professor Mike Bevan stod for koordineringen af sekventeringen af kromosom 4.

På John Innes Centre har vi til formål at øge forståelsen af plantegenetik og plantebiologi og at udnytte planternes biodiversitet til at forbedre afgrødernes ydeevne på en bæredygtig måde.

I 2018 var vi i samarbejde med kolleger på Earlham Institute, The Sainsbury Laboratory og European Bioinformatics Institute i stand til at offentliggøre de hidtil mest præcise og fuldstændige DNA-sekvensanalyser af det notorisk komplekse hvedegenom.

I mellemtiden har Dr. Judith Irwin i samarbejde med Dame Professor Caroline Dean omsat vores forståelse af, hvordan planter kontrollerer og regulerer blomstringstiden fra grundforskning med Arabidopsis, til at muliggøre kontrol af blomstring i broccoliplanten og bruge denne viden til at udvikle en ny, hurtigtvoksende broccoli.

Genetisk teknologi

Genetisk modifikation og genredigering er teknikker, som planteforskere bruger til at ændre egenskaber eller karakteristika hos planter ved at ændre deres DNA.

Disse teknologier kan hæmme ekspressionen af skadelige egenskaber eller indføre nye egenskaber, der er til gavn, og de arbejder hen imod de samme mål som traditionel planteforædling, men på en mere kontrolleret og hurtigere måde.

Vi er afhængige af planter for at få mad, og det betyder, at miljøændringer, herunder klimaændringer, har store konsekvenser for menneskeheden.

Forståelse og bevarelse af planternes biodiversitet er afgørende for beskyttelsen af vores fødevareforsyning og for at redde ikoniske arter som f.eks. asketræet (Fraxinus excelsior).

Forståelse af miljøets indvirkning på planter og deres gener og arbejdet med at designe fremtidens hvede er i fokus for to af de strategiske programmer på John Innes Centre.

Plantevidenskab på John Innes Centre

Vores egen historie inden for plantevidenskab går tilbage til begyndelsen af det 20. århundrede og London-ejendomsmægler og filantrop John Innes’ (1829-1904) død.

Innes’ sidste vilje og testamente angav, at hovedparten af hans formue skulle bruges til at oprette en skole for gartneriundervisning eller et lokalt museum og kunstgalleri.

For at afgøre arvens skæbne blev der oprettet en velgørenhedsorganisation, John Innes Charity (nu kaldet John Innes Foundation). Efter oprettelsen førte velgørenhedsorganisationen langvarige forhandlinger med landbrugsstyrelsen, uddannelsesstyrelsen og velgørenhedskommissærerne, som til sidst indvilligede i at oprette et nyt institut.

John Innes Horticultural Institute skulle være en videregående uddannelsesskole for gartnere, en forskningsstation for frugtavl og en institution for “gartnerieksperimenter og -forskning med vægt på plantegenetik”.

Over 100 år senere er John Innes Centre internationalt anerkendt som førende på verdensplan inden for genetik, mikrobiologisk forskning og plantevidenskab.