Även i skogen utspelar sig generationskonflikter. Unga träd hamnar ofta under de äldre trädens kronor. Deras överlevnadsstrategi är att starta sin tillväxt tidigare på våren och bibehålla grönskan längre på hösten. Ett forskarteam från Umeå Plant Science Centre, SLU, och Huazhong Agricultural University i Kina har upptäckt att en liten RNA-molekyl fungerar som en huvudregulator i asp och anpassar längden av växtsäsongen på ett åldersberoende sätt.
Studien publicerades denna vecka i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Det tar tid för ett ungt träd i en skog att växa tillräckligt högt för att undkomma skuggan från den omgivande vuxna generationen. För att etablera sig använder de unga träden en riskabel strategi: de förlänger sin växtsäsong för att fånga ljus före och efter att de har blivit helt skuggade av de äldre träden. Detta fenomen har observerats tidigare, men det var inte klart hur träden justerar längden på sin växtsäsong baserat på ålder.
- Från början var vårt fokus inte att studera tillväxtstopp på hösten, utan snarare rollen för en kort RNA-molekyl - microRNA156 - som är känd för att styra växters mognad. Dessa mikroRNA binder till RNA från andra gener för att bryta ner dem eller hämma deras aktivitet, förklarar Ove Nilsson, professor vid SLU och gruppledare vid Umeå Plant Science Centre.
När forskargrupperna under ledning av Ove Nilsson och Jihua Ding, en tidigare postdoktorand i Ove Nilssons grupp, undersökte hur hybridasp reagerade på en ökad aktivitet av microRNA156, observerade de att träden stoppade sin tillväxt och satte sina knoppar senare än kontrollträden. Forskarna odlade växterna i växthus och simulerade årstidsväxlingar genom att justera temperatur och dagslängd. Under dessa förhållanden öppnade de modifierade träden även sina knoppar tidigare.
- Vi förväntade oss inte detta beteende och blev nyfikna på att studera det vidare. Vi började söka i litteraturen och insåg att flera artiklar beskriver fynd som visar att unga skogsträd ofta förlänger sin växtsäsong jämfört med äldre träd i samma skog. De underliggande mekanismerna var dock ännu inte klarlagda, tillägger Jihua Ding, som nu leder en forskargrupp vid Huazhong Agricultural University i Wuhan, Kina.
Forskarna fokuserade på det säsongsbundna tillväxtstoppet på hösten och analyserade de molekylära förändringar som följde den ökade aktiviteten hos mikroRNA156. Aktiviteten hos flera gener som är kända för att styra tidpunkten för knoppsättning på hösten påverkades kraftigt i de modifierade träden. Det visade sig att mikroRNA156 fungerar som en huvudregulator under tillväxtstoppet genom de så kallade SPL-generna och den centrala säsongsbundna tillväxtregulatorn FT2, vilket kopplar samman trädmognad och säsongsbunden tillväxtreglering.
- Den regleringsmekanism som vi upptäckte i asp är annorlunda än den som tidigare beskrivits i modellväxten Arabidopsis, säger Ove Nilsson.
- Fleråriga träd har utvecklat andra överlevnadsstrategier än ettåriga växter, och det är uppenbart att dessa strategier regleras på olika sätt beroende på trädets ålder. När vi bättre förstår de underliggande mekanismerna för dessa strategier kan vi få en tydligare förståelse för hur träd anpassar sig till en föränderlig miljö och klimatförändringar.
Om artikeln
Xiaoli Liao, Yunjie Su, Maria Klintenäs, Yue Li, Shashank Sane, Zhihao Wu, Qihui Chen, Bo Zhang, Ove Nilsson and Jihua Ding. Age-dependent seasonal growth cessation in Populus. PNAS (2023). https://doi.org/10.1073/pnas.2311226120
