Nitrat påverkar trädens vedutveckling, inte bara tillväxt

Kväve är en bristvara i många svenska skogar, vilket bromsar trädens tillväxt och hur mycket biomassa de kan bilda. När man tillför kväve växer träden mer och tar upp mer koldioxid. Det kan både möta den ökande efterfrågan på trä och bidra till att mildra klimatpåverkan. Samtidigt kan gödsling störa skogens ekosystem, vilket gör det viktigt att förstå hur kväve styr trädens tillväxt. 

- Vi vet att kvävegödsel kan öka produktiviteten, men också att den kan orsaka miljöproblem, särskilt om man använder för mycket, säger Anna Renström, som gjorde sitt doktorsarbete i Hannele Tuominens forskargrupp. 

- För att utveckla hållbara strategier behöver vi veta mer om hur kväve påverkar själva vedbildningen. 

Nitrat påverkar både tillväxt och vedens struktur

I sin studie testade Anna Renström fyra olika kvävesorter på unga hybridaspar: ammonium, ammoniumnitrat, som ofta används i gödningsmedel, aminosyran arginin och nitrat. Alla fyra fick träden att växa mer, men nitrat gav dessutom särskilda förändringar i både vedens struktur och kemi.

- Nitrat ökade skottillväxten lite mer än de andra kvävesorterna, och gjorde även vedcellerna större. Vi såg också förändringar i mängden och sammansättningen av lignin, förklarar Anna Renström. 

- Växter använder nitrat inte bara som näring utan även som signal, och det verkar vara denna signal som utlöser de specifika effekterna.

Lignin är en viktig komponent i ved som påverkar trädets styrka och styvhet, och därmed också dess motståndskraft mot skadedjur. I studien minskade alla testade kvävesorter utom nitrat den totala mängden lignin. Samtliga sorter förändrade också ligninsammansättningen, men träden svarade annorlunda på nitrat än på de andra sorterna. Eftersom både mängden och sammansättningen av lignin påverkar vedens egenskaper, tyder resultaten på att kvävegödsling kan förändra hur veden fungerar i industriella processer som massaproduktion och bioprocesser.

Viktiga pusselbitar för en mer hållbar kväveanvändning

För att förstå varför nitrat har dessa effekter undersökte forskarna hur det påverkar genuttrycket under vedutvecklingen. De såg att trädens respons på nitrat var snabb och att flera gener som främjar cellexpansion i veden, inklusive de vattenledande kärlcellerna, aktiverades. De identifierade också en gen som skulle kunna förmedla denna respons och som därmed kopplar nitrats molekylära effekter till förändringarna i vedens struktur.

- Större vattenledande celler kan till exempel göra träd känsligare för torka, säger Anna Renström. 

- Eftersom perioder av torka förväntas bli allt vanligare i framtiden kan sådana förändringar vara till en nackdel. Därför är det viktigt att förstå hur träd reagerar på kväve på cell- och gennivå, och våra resultat bidrar med några av de pusselbitar som tidigare saknats. 

Det omfattande genetiska dataset som genererats i detta projekt förväntas fortsätta att ge ny kunskap om hur kväve påverkar vedutvecklingen. Denna kunskap utgör grunden för att identifiera egenskaper som på sikt kan användas för förädling av träd som utnyttjar kväve mer effektivt och därmed minska behovet av gödsling.