Aspars anlag för anpassningsförmåga

Forskare vid SLU. Umeå universitet och Umeå universitet har avslöjat hemligheten bakom asparnas snabba klimatanpassning under vandringen norrut. En enskild gen (FT2) förklarar en stor del av de skillnader som finns mellan olika populationer när det gäller förmågan att känna av dagslängdsvariation.

– Resultatet pekar på att även långlivade växter kan anpassa sig relativt snabbt till ett nytt klimat och att sådana anpassningar ofta involverar gener där även relativt små förändringar kan får stor betydelse för hur olika egenskaper uttrycks, säger Pär Ingvarsson från SLU, som lett studien

Växlar mellan tillväxt och vila
Träd och andra långlivade växter har förmågan att växla mellan perioder av tillväxt och vila. I nordiskt klimat är detta är en strategi för att överleva den kalla vintern, då träden annars riskerar att både frysa och torka ihjäl. Träd löser detta genom att sluta växa under sensommaren och blir efter en period av invintring mycket motståndskraftiga mot torka och kyla.

Det är sedan länge känt att träd på nordliga breddgrader använder sig av dagslängden för att ”känna av” när hösten nalkas, och träd från olika delar av landet har olika så kallade ”kritisk dagslängd”, som reglerar när de slutar växa för säsongen. Trädens kritiska dagslängd är genetiskt nedärvd och tidigare studier har identifierat ett antal av de gener som är inblandade i regleringen av denna egenskap.

Vad som hittills har varit mindre känt är exakt vilka gener som är av betydelse i naturliga (icke planterade) populationer och hur dessa träd har anpassat sig till den lokala säsongsvariationen i dagslängd.

En enda gen förklarar nästan allt
Forskarna från Uppsala och Umeå har undersökt hur olika populationer av asp har anpassat sig till dagslängdsvariationen längs en gradient genom Sverige, från Skåne till Norrbotten. Resultaten visar att en enskild gen (FT2) förklarar en stor del av de skillnader som finns mellan olika populationer när det gäller förmågan att känna av dagslängdsvariation.

– Tidigare forskning har antytt att denna gen är viktig för trädens förmåga att känna av dagslängden. Det vi nu kan visa är att naturligt förekommande genetisk variation i FT2-genen också förklarar de genetiska skillnader vi ser i känslighet till dagslängd i naturliga populationer av asp, säger Pär Ingvarsson från SLU, som har lett studien.

Analyserna visar att denna anpassning antagligen har uppkommit relativt nyligen, troligen i samband med att Sverige och resten av Skandinavien återkoloniserades efter den senaste istiden. Den genvariant som är speciellt framträdande återfinns också i de nordligaste delarna av landet, där ljusförhållandena är mest extrema och där man kan tänka sig att den största anpassningen har behövt ske. I fältförsök har forskarna också visat att man kan återskapa de skillnader som kan ses mellan träd från södra och norra Sverige genom att med genteknik ändra uttrycket av FT2-genen.

Forskning kring hur träd historiskt sett har anpassat sig till nya klimatbetingelser har stor betydelse även för vår förståelse av hur träd och andra växter kan tänkas anpassa sig till framtida klimatförändringar.

– Resultatet pekar på att även långlivade växter kan anpassa sig relativt snabbt till ett nytt klimat och att sådana anpassningar ofta involverar gener där även relativt små förändringar kan får stor betydelse för hur olika egenskaper uttrycks.

Kontakt:
Pär Ingvarsson, professor, Institutionen för växtbiologi, SLU, par.ingvarsson@slu.se

Artikeln:
Jing Wang, Jihua Ding, Biyue Tan, Kathryn M. Robinson, Ingrid H. Michelson, Anna Johansson, Björn Nystedt, Douglas G. Scofield, Ove Nilsson, Stefan Jansson, Nathaniel R. Street & Pär K. Ingvarsson. A major locus controls local adaptation and adaptive life history variation in a perennial plant. Genome Biology (2018)