Samma gen styr både trädens blomning och knoppsättningen på hösten
Den gen som styr blomningen hos den ettårig växten backtrav styr blomningen även hos träd. Med hjälp av denna gen kan aspträd fås att blomma efter några veckor i stället för efter 10-15 år. Samma gen styr också när träden slutar växa och sätter knopp på hösten, en mycket oväntad upptäckt. Den ansedda internationella tidskriften Science rapporterar idag om detta genombrott för förståelsen av hur trädens tillväxt och utveckling styrs. Bakom upptäckterna står en grupp forskare vid Umeå Plant Science Centre, med SLU-professorn Ove Nilsson i spetsen.
Kunskaperna kan komma att revolutionera trädförädlingen och leda till snabbare utveckling av nya trädplantor med dramatiskt ökad tillväxt och skräddarsydda kvalitetsegenskaper för till exempel bättre pappersmassa, konstruktionsmaterial och bioenergiråvara.
Träden är viktiga för livet på jorden. De dominerar ofta de ekosystem där de växer, och 30 procent av jordens landmassa täcks av skogar. Träden producerar en lång rad nyttigheter, såsom förnyelsebart, miljövänligt bränsle, cellulosa för pappersindustrin och konstruktionsmaterial.
Träden har egenskaper som skiljer dem från de flesta andra växter. De är till exempel de allra mest sent blommande växter som vi känner till. Många träd blommar första gången först när de är 10-20 år gamla, och ibland är de ännu äldre. Träd har också förmågan att växla mellan perioder av tillväxt och vila. Detta är ett sätt att uthärda kalla vintrar då tillgången på vatten är låg och träden riskerar att både frysa och torka ihjäl. Träden löser detta genom att sluta växa och sätta knopp på sensommaren, och
lövträden fäller sina blad. Trädet är nu vilande och mycket mer motståndskraftigt mot torka och kyla än om det vore växande.
Man har länge vetat att träden känner av att det håller på att bli höst genom att mäta längden på dagen. När dagarna blir kortare vet trädet att det är dags att sätta knopp, även om det är en ovanligt varm höst. Man brukar säga att ett visst träd har en ”kritisk dagslängd”. Om dagslängden blir kortare än denna kritiska dagslängd, slutar trädet att växa och sätter knopp. Ju längre norrut trädet växer, desto viktigare är det att sätta knopp tillräckligt tidigt på sensommaren/hösten. Detta innebär att träd som kommer från olika breddgrader (olika ursprung i nord-sydlig riktning, så kallade provenienser) har olika kritisk dagslängd.
En skånsk asp slutar till exempel att växa och sätter knopp då dagslängden blir kortare än 17 timmar. En asp ifrån Umeå slutar växa och förbereder sig för vintern redan då dagarna blir kortare än 21 timmar, och träd ifrån Kiruna eller norra Norge kan till och med ha en kritisk dagslängd som är 23 timmar!
Trädens kritiska dagslängd är genetiskt nedärvd, och de bibehåller denna egenskap om de förflyttas. Detta används praktiskt i dagens svenska skogsbruk genom att granplantor, som är tåliga, förflyttas norrut före planteringen, eftersom man vill förlänga deras tillväxtsäsong. På motsvarande sätt sydförflyttas de känsligare tallplantorna för att öka deras frosttålighet på de marker där de planteras.
Hur trädens blomning kontrolleras och varför träden sätter knopp vid en viss tidpunkt på hösten har länge förbryllat forskarna. Detta har setts som mycket viktig kunskap av framförallt två skäl. Dels är dessa egenskaper centrala för att göra ”ett träd till ett träd”, dels borde möjligheterna att tillämpa kunskaperna praktiskt vara goda, om man bara förstod hur blomningen och knoppsättningen styrs. Kan man få träden att blomma tidigare kan man nämligen avsevärt snabba på växtförädlingen på skogssidan. Växtförädling, som varit oerhört framgångsrik på jordbrukssidan, har haft ett mycket litet genomslag på skogssidan, till stor del beroende på att träden är så sent
blommande att trädförädlarna måste vänta 10-20 år mellan varje korsning i sitt förädlingsprogram.
En forskargrupp ledd av SLU-professorn Ove Nilsson vid Umeå Plant Science Centre (UPSC) har nu identifierat den gen som kontrollerar både trädens blomning och knoppsättningen på hösten, resultat som idag alltså publiceras i Science. Det visade sig att denna gen, som man gett namnet ”FT-genen”, är samma gen som producerar den budbärarmolekyl som styr de ettåriga växternas
blomning och som nu antas vara det så kallade florigenet. Dessa resultat publicerade Ove Nilssons forskargrupp förra året, också den gången i Science. Forskningsgenombrottet utsågs av Science till den tredje viktigaste vetenskapliga upptäckten i världen 2005, tillsammans med ett par andra upptäckter inom växtbiologiforskningen.
Umeåforskarna visar nu att aspträdets egen FT-gen slås på strax innan aspen efter 10-15 år för första gången blommar. Aktiverar man genen i förtid kan man få träden att börja blomma redan när de är några veckor gamla. Efter några månader bildas fullständigt normala blommor.
Det visar sig alltså också att aspens FT-gen slås av på hösten strax innan träden slutar växa och sätter knopp. Genom att förändra aktiviteten på FT-genen kan forskarna antingen förlänga eller förkorta tillväxtsäsongen. Kunskapen om vad som styr den kritiska dagslängden för knoppsättning är central för att forskare och växtförädlare effektivare ska kunna anpassa växter och träd till nya klimat.
Forskarna kan dessutom förklara varför olika ”aspprovenienser”, det vill säga aspar härstammande från olika breddgrader i Europa, har olika kritisk dagslängd. Genom att jämföra aspar från Tyskland, Blekinge, Värmland och Västerbotten så kunde man klarlägga reglermekanismen.
Forskarna bakom studien är Henrik Böhlenius, Tao Huang, Laurence Charbonnel Campaa och Ove Nilsson från SLU (Sveriges lantbruksuniversitet) i Umeå, Stefan Jansson från Umeå universitet samt, i vissa delar, Amy Brunner och Steven Strauss från USA. Forskningen har huvudsakligen finansierats av Stiftelsen för Strategisk forskning (SSF) med hjälp av det så kallade INGVAR-anslag till framtidens forskningsledare som Ove Nilsson tilldelades år 2001.
Om Umeå Plant Science Centre (UPSC)
UPSC är ett centrum för experimentell växtforskning och bildades 1999 I ett samarbete mellan institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi vid SLU (Sveriges Lantbruksuniversitet) och institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå Universitet. UPSC är ett “center of excellence” och en av Europas mest framstående forskningsmiljöer för växtforskning.
Vid UPSC arbetar ca 170 personer av 32 olika nationaliteter.
För mer information se: www.upsc.se
Kontaktinformation
Prof Ove Nilsson, Umeå Plant Science Centre, Inst för skoglig genetik och växtfysiologi, SLU, 901 83 Umeå.
Tel 090-786 84 87, mobil 070-286 90 82, fax 090-786 81 65
E-post Ove.Nilsson@genfys.slu.se
