Aspen styr knoppbildningen med hjälp av ljus och temperatur

Träd i kalla klimat står inför en svår balansgång. De måste avsluta sin tillväxt och bilda knoppar innan vintern kommer, men inte för tidigt, för då riskerar de att gå miste om värdefull tillväxttid. Det blir särskilt avgörande när oväntade köldknäppar slår till mitt i sommaren. Att kortare dagar på hösten får träden att förbereda sig för vintern är välkänt. Men hur stor roll temperaturen spelar har länge varit en öppen fråga. 

- Det har länge debatterats hur viktig temperaturen är för när aspen slutar växa och börjar bilda knoppar, jämfört med dagslängden, säger Ove Nilsson, gruppledare vid Umeå Plant Science Centre och professor vid Sveriges lantbruksuniversitet. 

- Vi har identifierat två nyckelproteiner som regleras av temperaturen. Det tyder på att de fungerar som en slags ”temperatursensor”. Trädet kan alltså väga in både dagslängd och temperatur när det bestämmer sig för att gå in i viloläge. 

Kylan förändrade hur träden reagerar på ljus

De två proteiner som forskarna fokuserat på är fytokrom B, en ljusreceptor, och PIF4, ett protein som styrs av fytokrom B. Växter använder fytokrom B för att känna av olika nyanser av rött ljus, vilket hjälper dem att anpassa tillväxten efter dagslängd och skuggiga miljöer. Det var just därför forskarna intresserade sig för dessa proteiner. För att förstå deras funktion modifierade de aspträd och justerade nivåer av proteinerna.

- Vi började med att studera PIF4:s roll i hur träden reagerar på dagslängd, berättar Bo Zhang, förstaförfattare till studien. 

- Vi blev ganska besvikna eftersom det hände nästan ingenting. Men när vi upprepade experimenten i svalare temperaturer såg vi plötsligt en mycket starkare reaktion hos våra modifierade träd. Då förstod vi att proteinerna reagerar på kyla. Det var helt oväntat!

Forskarna kunde visa att fytokrom B hjälper träden att fortsätta växa under svala men ljusa sommardagar, medan PIF4 ser till att de förbereder sig för vintern när hösten blir kall. Tillsammans fungerar de som en slags biologisk termometer som tolkar både ljus och temperatur och hjälper trädet att fatta rätt beslut i rätt tid. 

Gener byter roll mellan asp och backtrav 

Tidigare forskning från Ove Nilssons grupp har visat att många gener som styr blomningen hos ettåriga växter som backtrav också påverkar tillväxtavslut och knoppbildningen hos asp. Men generna beter sig annorlunda i träd. Flera fungerar till och med på motsatt sätt, inklusive PIF4. I backtrav aktiverar PIF4 en gen som sätter i gång blomningen, medan den i asp blockerar en liknande gen som håller trädet i tillväxt. 

- Det här har förbryllat oss länge och är troligen en anpassning till trädens fleråriga livsstil, säger Ove Nilsson. 

- Det är fascinerande ur ett evolutionärt perspektiv, men också högst relevant i en tid av klimatförändringar med allt mer skiftande temperaturer. Om vi förstår hur träd känner av och reagerar på temperatur kan vi också utveckla träd som är bättre rustade för ett föränderligt klimat.