Växtvetenskap är termen för en rad forskning och vetenskapliga studier som utforskar de uppskattningsvis 410 000 arter av landväxter som finns på jorden.

Växtvetenskapen omfattar “botanik”, som kommer från det grekiska ordet βοτάνη (botanē), som betyder betesmark eller foder, och innebär att man observerar växters tillväxt och egenskaper samt utforskar förhållandet mellan växter och deras miljö. Men det är också mycket, mycket mer …

Den enorma mångfalden av forskning som omfattas av paraplybegreppet “växtvetenskap” är väl representerad vid John Innes Centre.

Professor Enrico Coens laboratorium studerar till exempel hur små grupper av celler i mikroskopiska knoppar förvandlar sig själva till de olika blom- och bladformer som vi ser runtomkring oss.

Professor Ray Dixons grupp fokuserar på hur växter reagerar på miljömässiga signaler på molekylär nivå för att försöka förstå processen för biologisk kvävefixering i bakterier och dess reglering.

Växters biokemi och primära ämnesomsättning, inklusive de kemikalier och molekyler som tillverkas av dem, och växters interaktion med skadedjur och sjukdomar är alla viktiga forskningsområden.

Professor Sarah O’Connor har publicerat ett omfattande arbete om växters biosyntes av komplexa kemikalier som kan vara mycket svåra att tillverka i laboratoriet. Därför kan potentialen att använda växter som fabriker vara mycket värdefull. Växter är trots allt redan utmärkta på att tillverka komplexa kemikalier, till exempel den madagaskiska periwinkle, som producerar vinblastin och vincristin, vilka båda används som läkemedel mot cancer. Det är omöjligt att framställa dessa molekyler i ett konventionellt laboratorium, men det kan vara möjligt att utnyttja växternas kraft för att framställa dessa livräddande läkemedel snabbare och billigare i framtiden.

Traditionsenligt innefattade “botanik” även studier av svampar och alger, vilka båda fortfarande är föremål för forskning vid John Innes Centre.

Professor Barrie Wilkinsons laboratorium forskar till exempel om upptäckt och biosyntes av mikrobiella naturprodukter, inklusive sådana som produceras av bakterier och svampar, vilka båda är en viktig källa till läkemedel för behandling av livshotande sjukdomar.

Som komplement till detta arbetar dr Martin Rezjek på en billig, säker och effektiv metod för att hantera skadliga algblomningar.

Plantgenetik

Under 2000-talet arbetar allt fler växtforskare för att förstå växternas genetik.

Flera arter har fått hela sitt genom sekvenserat, och uppgifterna har delats och använts för att förstå hur grödors genetik kan möjliggöra utveckling av nya sorter som är mer toleranta mot klimatförändringar eller mer näringsrika för mänsklig konsumtion.

Den första växten som fick hela sitt genom kartlagt var det “inte så humana ogräset”, “modellväxten”, Arabidopsis thaliana (talgkrasse). Detta gjordes av en internationell forskargrupp med över 200 forskare från 35 laboratorier. Vår egen professor Mike Bevan övervakade samordningen av sekvenseringen av kromosom 4.

Vid John Innes Centre strävar vi efter att öka förståelsen för växtgenetik och växtbiologi och att utnyttja växternas biologiska mångfald för att förbättra grödornas prestanda på ett hållbart sätt.

Under 2018 kunde vi i samarbete med kollegor vid Earlham Institute, The Sainsbury Laboratory och European Bioinformatics Institute publicera de hittills mest exakta och fullständiga DNA-sekvensanalyserna av det notoriskt komplexa vetegenomet.

Under tiden har Dr Judith Irwin, i samarbete med Dame Professor Caroline Dean, översatt vår förståelse för hur växter kontrollerar och reglerar blomningstiden från grundläggande forskning med Arabidopsis, för att möjliggöra kontroll av blomning i broccoliplantan, och använda denna kunskap för att utveckla en ny, snabbväxande broccoli.

Genetisk teknik

Genetisk modifiering och genredigering är tekniker som växtforskare använder sig av för att förändra växters egenskaper eller drag genom att ändra deras DNA.

Dessa tekniker kan hämma uttrycket av skadliga egenskaper eller införa nya egenskaper som är fördelaktiga, och arbetar mot samma mål som traditionell växtförädling men på ett mer kontrollerat och snabbare sätt.

Vi är beroende av växter för att få mat, och detta innebär att miljöförändringar, inklusive klimatförändringar, får stora konsekvenser för mänskligheten.

En förståelse och bevarande av växternas biologiska mångfald är avgörande för att skydda vår livsmedelsförsörjning och för att rädda ikoniska arter som asken (Fraxinus excelsior).

Förståelsen av miljöns inverkan på växter och deras gener och arbetet med att utforma framtidens vete står i fokus för två av de strategiska programmen vid John Innes Centre.

Växtvetenskap vid John Innes Centre

Vår egen historia inom växtvetenskapen sträcker sig tillbaka till början av 1900-talet och till Londons fastighetsutvecklare och filantrop John Innes (1829-1904) död.

Innes sista vilja och testamente föreskrev att huvuddelen av hans förmögenhet skulle användas för att inrätta en skola för trädgårdsundervisning eller ett lokalt museum och konstgalleri.

För att avgöra vad som skulle hända med arvet bildades en välgörenhetsorganisation, John Innes Charity (nu kallad John Innes Foundation). Efter bildandet förde välgörenhetsorganisationen utdragna förhandlingar med Jordbruksstyrelsen, Utbildningsstyrelsen och välgörenhetskommissionärerna, som till slut gick med på att inrätta ett nytt institut.

John Innes Horticultural Institute skulle bli en skola för avancerad utbildning av trädgårdsmästare, en forskningsstation för fruktförädling och en institution för “trädgårdsodlingsexperiment och forskning med tonvikt på växtgenetik”.

Över 100 år senare är John Innes Centre internationellt erkänt som en världsledande aktör inom genetik, mikrobiell forskning och växtvetenskap.