Kornhøsten fra mais, ris, bygg, hvete, havre og sorghum i 2018 var på over 700 millioner tonn, tilsvarende 10 000 ganger vekten av verdens største oljeplattform.

Betydningen av korn for verdens befolkning er ubestridt, og verden trenger mer korn enn noen gang. Det er nå mulig å dyrke kjøtt i prøverør. Er det også mulig å dyrke korn i prøverør?

Svaret er ja, men foreløpig gjelder det bare for mais og mye forskning gjenstår før dyrking i stor skala er mulig.

Nylig beskrev jeg resultatene våre som gjør dette mulig i en artikkel publisert i Trends in plant science.

Kornfrøets kompliserte struktur

Den delen av kornfrø som vi utnytter til mel, mat og indiustrivare kalles endosperm. Endosperm består igjen av fire celletyper med ulik oppbygning og funksjon. De to celletypene vi utnytter i vår matforsyning er:

• Stivelsesendospermen, som vi kan kalle melprodusenten.
• Aleuronlaget som lager fett og vitaminer.

De to andre celletypene støtter veksten av endospermen under kornveksten:

• Transportcellene fungerer som en inngangsport for sukkerarten sukrose fra fotosyntesen.
• Embryo-nabocellene dannes tidlig under frøutviklingen og forsvinner etter noen få dager.

Kornfrøet inneholder også spiren som gir en ny plante når frøet spirer.

På bildet nedenfor kan du se hvordan et kornfrø er satt sammen av de ulike cellene.

Begynte å vokse

Men er det mulig å gjenskape så kompliserte mekanismer på laben?

Da vi for første gang viste at det er mulig å dyrke prøverørskorn, var det bare melprodusent- og aleuron-cellene som vokste, altså de delene av endospermen vi bruker i matproduksjon.

Første trinn i dette forsøket var å isolere befruktet endosperm tre dager etter at plantene var bestøvet. Disse ble så dyrket på et enkelt næringsmedium som inneholdt 15 prosent sukrose.

Nettopp det høye sukroseinnholdet var nøkkelen til vekst; tidligere forsøk med mye lavere innhold hadde alltid mislyktes.

Til å begynne med vokste endosperm likt med vanlige frø, med stivelsesendospermceller i midten, omgitt av et aleuronlag.

Etterhvert dukket det imidlertid opp runde celleklumper som bestod av melprodusentceller omgitt av ett lag med aleuronceller som du kan se på bildet nedenfor. Slike strukturer, som vi kalte «mini-endosperm» representerte de første prøverørskornene.

Genene styrer

Hvor langt er vi fra å kunne fremstille prøverørskorn i stor skala?

For det første virker metoden foreløpig bare for mais. For det andre er veksten begrenset til samme livsforløp som hos frø på plantene. Det siste betyr at endospermen er genetisk programmert til et avgrenset livsløp og vil ikke kunne oppformeres i storskala over lengre tid.

Det er nemlig gener som styrer hvordan endospermen utvikler seg. Og hvordan dette genprogrammet virker er et viktig forskningsområde for kornartene.

Vi vet at endosperm-programmet skrus på tidlig, muligens allerede før bestøvning. Vi vet også at det samme programmet sier at alle celler som er på overflaten av endospermen blir til aleuroneceller, mens cellene innenfor blir melproduserende celler. De to andre celletypene, transportcellene og embryo-nabocellene skrus på etter påvirkning fra planten som frøet sitter på – derfor manglet de i prøverørskornet, som jo ikke vokser på planter.

Hvor går veien videre?

Vi er kommet et stykke på vei til å forstå hvordan gener styrer utviklingen. Blant annet har forskere kartlagt og beskrevet de 30 000 genene som er virksomme i kornfrø, og vi kjenner faktisk genet som skrur på aleuronceller på overflaten.

En mulig fordel med prøverørskorn over vanlig korn er at det i mye større grad vil være mulig å bestemme sammensetningen med tanke på både ernæringsinnhold og industrielle egenskaper.

Selv om metoden ikke kan forventes å konkurrere i volum og pris med korn fra åkeren, kan det allikevel tenkes fremtidige forhold hvor prøverørskorn kan dekke behov som ikke dekkes av korn dyrket på åkeren.