Elektronik styr plantans tillväxt

Jonpumpar inom organisk elektronik fungerar även på växter. Med dess hjälp har forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet och Umeå Plant Science Centre lyckats påverka tillväxten hos den lilla blomman backtrav.

Våren 2015 presenterade forskargruppen vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet en liten jonpump med förmåga att pumpa in rätt dos av kroppen egen smärtlindring precis där den behövs. Det är ett första steg mot effektivare behandling av exempelvis kronisk smärta. Under hösten samma år visade forskargruppen hur de fått rosor att suga upp en vattenlöslig ledande polymer, vilket innebar att en fullt fungerande transistor kunde skapas i rosens stam. Flower power fick en helt ny innebörd.

– För ungefär 10 år sedan började vi fundera över om vår jonpump kunde leverera substanser även till växter. För ett par år sedan träffade vi professor Markus Grebe och hans kolleger vid Umeå Plant Science Centre och fick klart för oss att jonpumpen även kunde vara användbar för växtbiologer, berättar Daniel Simon, universitetslektor och ansvarig för forskningsområdet organisk bioelektronik vid Laboratoriet för organisk elektronik.

David Poxson och Roger Gabrielsson, båda postdoktorer vid Laboratoriet för organisk elektronik, startade då arbetet med att hitta en substans som kunde transportera och leverera de signalämnen som finns i växter, exempelvis hormonet auxin.

David Poxson har sedan i nära samarbete med biologerna vid Umeå Plant Science Centre testat att applicera pumpen på roten till den lilla blomman backtrav, Arabidopsis thaliana, växtbiologernas motsvarighet till bananflugan.

Resultatet blev att de med hjälp av elektroniken kunde kontrollera mängden auxin som togs upp i roten. David Poxson och hans kollega i Umeå, Michal Karady, upptäckte även att rotens tillväxt gick att kontrollera via leveranser av auxin från jonpumpen.

– Vi har åstadkommit ett banbrytande steg inom växtforskningen tack vare vårt tvärvetenskapliga samarbete. Flera forskargrupper från Umeå Science Plant Centre och Linköpings universitet har varit inblandade i detta. Pumpen kommer sannolikt att kunna användas för vidare studier inte bara av auxin utan även av en mängd andra hormoner. Det kommer att ge oss en större förståelse för de olika hormonernas betydelse inom växtfysiologin, säger Markus Grebe.

Det nya materialet, en dendrolyt, som Roger Gabrielsson tagit fram för leverans av kemiska substanser via jonpumpen har även visat sig ha andra fördelar.

– Materialet innebär möjligheter att utveckla tekniken med jonpumpen för leverans av betydligt fler signal- och terapeutiska substanser, säger Daniel Simon.

Resultaten har nu publicerats i den ansedda vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS.

– Det här är ett viktigt framsteg, både att vi nu vet att vi kan använda jonpumpen på växter och att vi kan reglera växternas fysiologi, säger professor Magnus Berggren, chef för Laboratoriet för organisk elektronik.

Forskningen finansieras av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse inom projektet ShapeSystems.

Artikeln:

Regulating plant physiology with organic electronics, David Poxson, Michal Karady, Roger Gabrielsson, Aziz Alkattan, Anna Gustavsson, Siamsa Doyle, Stéphanie Robert, Karin Ljung, Markus Grebe, Daniel T Simon och Magnus Berggren, Linköpings universitet, Umeå universitet och Sveriges Lantbruksuniversitet 2017, PNAS, doi/10.1073/pnas.1617758114

Kontakt:

Daniel Simon, daniel.simon@liu.se+46 11 36 34 76