Resistensgener i gran kan knäcka rotrötan
Svampen rotticka, som orsakar rotröta, är det svenska skogsbrukets värsta gissel. Forskare från SLU har nu identifierar flera gener i gran som bidrar till resistens mot rotröta. Förhoppningen är att generna kan användas som markörer för att enkelt skilja ut motståndskraftiga granar.
De senaste åren har granbarkborren varit ett mycket uppmärksammat plågoris, men på lång sikt är svampen rotticka, som orsakar rotröta, den allvarligaste skadegöraren på svensk gran. Redan idag har ungefär var sjätte avverkad gran rötskador i varierande grad, och förekomsten av rotticka ökar i skogarna. Kostnaderna uppskattas till två miljoner kronor om dagen, så det finns stora värden att rädda om svampens härjningar kan begränsas – och ännu större att förlora, om ingenting görs.
Granar ruttnar från insidan
Spridning av rotticka kan motverkas med biologisk bekämpning, men en mer attraktiv lösning är att förädla fram mer motståndskraftiga granar. Det naturliga urvalet arbetar tyvärr mycket långsamt i fallet rotticka och gran. Trädet ruttnar från insidan, men det överlever under många årtionden och mottagliga individer kan under tiden fortsätta att fröa av sig. Urvalet skulle alltså behöva hjälp på traven genom att man endast använder frön från träd med större motståndskraft.
Rajiv Chaudhary har i sitt doktorsarbete vid SLU letat efter molekylära markörer, det vill säga identifierbara delar av trädets dna som är kopplade till motståndskraft, och som därför kan användas för att sålla ut motståndskraftiga träd på ett mycket tidigt stadium.
– I avhandlingen identifieras flera gener som kan användas som markörer för motståndskraft i gran, säger Rajiv Chaudhary. De är mycket intressanta för ett framtida förädlingsarbete, eftersom deras funktion har bekräftats med dubbla metoder och, i några fall, dessutom visat sig vara särskilt uttryckta (aktiverade) i själva infektionszonen.
Mätt motståndskraft i syskonträd
I arbetet har Rajiv och hans kollegor gjort en sammanställning av flera tidigare studier som har mätt motståndskraften i en stor mängd syskonträd och sedan undersökt vilka områden i arvsmassan som bara de bästa syskonen har gemensamt. Sammanställningen gav en mycket högupplöst bild av vilka gener som finns i de mest intressanta områdena. Därefter gjordes infektionsförsök i barken på unga granar för att kunna studera vilka av dessa gener som faktiskt påverkas vid angrepp av rotticka.
Flera starka kandidater
I infektionsstudien hittades inte mindre än 124 gener som både var tydligt påverkade av infektionen och belägna i de intressanta delarna av arvsmassan. Några av dessa gener har i tidigare studier visat sig vara involverade i motståndskraft mot infektioner.
Ett exempel är genen PaNAC04, som var kraftigt uppreglerad vid infektion. Denna gen är en så kallade transkriptionsfaktor och påverkar uttrycket av andra gener, det vill säga i vilken utsträckning de är aktiverade. Många transkriptionsfaktorer har en påvisad roll i växters hantering av olika typer av stress, och har dessutom visat sig påverka toleransen mot angripande skadegörare av olika slag.
Studie på granar som inte var släkt
Studier av syskonfamiljer är användbara, men en svaghet är att de bara lokaliserar gener vars aktivitet skiljer sig mellan föräldrarna. Även andra gener kan dock vara nog så viktiga för motståndskraften.
– Därför gjorde vi också en studie med 466 obesläktade granar, säger Rajiv Chaudhary. Principen är den samma som i syskonstudierna. När vi hittar områden i arvsmassan som är identiska hos just de motståndskraftiga individerna, kan vi förmoda att dessa innehåller gener som påverkar motståndskraften.
Denna studie fångade in genen PaLAC5, som var tydligt uttryckt just i barken vid infektionssåret, och enbart vid infektion med rotticka. Tidigare studier har visat att PaLAC5 aktiveras just vid stressreaktioner. Den styr tillverkningen av enzymet lackas som används vid produktionen av lignin, som gör vävnaden svårframkomlig för den infekterande svampen.
Två sätt att hitta resistensgener
Styrkan med Rajiv Chaudharys arbete är att han använt två typer av studier för att identifiera resistensgener som skulle kunna användas i ett riktat förädlingsarbete. Den ena typen visar i vilka områden i arvsmassan det finns betydelsefulla gener, men utan att visa att de faktiskt är aktiva. Den andra typen visar vilka gener som är aktiva i samband med infektion, men utan att bevisa deras betydelse. Kombinationen av dessa angreppssätt visade sig vara ett kraftfullt verktyg vid identifieringen av resistensgener som kan bli markörer för att sålla ut motståndskraftiga träd i ett tidigt stadium.
Rottickans sporer infekterar färska stubbar efter gallring eller avverkning, och svampen växer ner i rotsystemet. Därifrån tar den sig upp i angränsande, friska träd via rotkontakter och bryter ner, eller rötar, granens kärnved. Rötan kan gå tolv meter upp i trädet och gör det i princip värdelöst som timmer. Om det inte finns något angränsande träd att infektera, kan svampen hålla sig vid liv i stubbar och rotrester under årtionden för att invänta nästa generation träd. Eftersom svampen är mycket effektiv på att kolonisera nya stubbar och förblir kvar i marken så länge, ökar förekomsten av rotticka i våra skogar med cirka 23 procent per årtionde.
Avhandling:
Kontakt:
Rajiv Chaudhary, doktorand vid Institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala, rajiv.chaudhary@slu.se
