För att överleva vintern måste träd tajma vårens tillväxt med stor precision. Ny forskning visar att träd inte bara utgår från kyla. De använder även korta värmeperioder som varningssignaler, något som hjälper knopparna att inte öppna sig för tidigt.
I områden med kalla vintrar, som Sverige, överlever träd vintern genom att gå in i ett viloläge. Tillväxten stannar av och knopparna hålls tätt stängda. Först efter en viss period av kyla bryts vilan och knopparna kan öppna sig på våren.
Med varmare och mer oförutsägbara vintrar blir trädens tajming svårare. Om knopparna öppnar sig för tidigt och kraftig frost återkommer kan skadorna bli permanenta. Om de öppnar sig för sent går i stället värdefull växttid förlorad.
Träd tolkar vinterns rytm
Länge trodde forskare att träd främst styrde tidpunkten för vilans upphörande genom att ”räkna” hur länge de utsatts för kyla. Men ny forskning visar att bilden är mer komplex. Träden reagerar också på avbrott i vinterkylan – korta värmeperioder som kan bryta kylan under bara några timmar.
– Träd räknar inte bara kyla. De tolkar vinterns rytm och använder kortvariga värmeinslag för att avgöra när de ska börja räkna kylan tidigt på vintern, säger Rishikesh Bhalerao, professor vid Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi vid SLU.
Väger samman signaler
Hans forskargrupp vid Umeå Plant Science Centre har samarbetat med kollegor i Frankrike, Storbritannien och USA.
I en studie kan de visa att träd reagerar mycket olika på konstant, ihållande kyla – som ofta används i laboratorieförsök – jämfört med kyla som upprepade gånger avbryts av några timmars värme. Sådana kortvariga värmeinslag är vanliga under naturliga vintrar och blir allt vanligare i takt med klimatförändringarna.
– Det som förvånade oss var hur robusta växternas reaktioner är, även under dessa varierande förhållanden. De kan på ett tillförlitligt och mycket precist sätt väga samman temperatursignaler för att avgöra när viktiga utvecklingsprocesser ska ske, i det här fallet när vintervilan bryts, säger Rishikesh Bhalerao.
Vintervärme varnar träden
Forskarna fann att upprepade, kortvariga värmeinslag tidigt på vintern fungerar som en varningssignal. Även om ett träd totalt sett utsätts för mycket kyla kan de varma avbrotten bromsa de interna processer som leder till att knopparna lämnar vilan.
I stället för att driva på utvecklingen kan vintervärme alltså göra att knoppbrytningen sker senare. Det minskar risken för att knopparna aktiveras under korta töperioder och därefter skadas när kylan återvänder.
Knoppar har säkerhetssystem
Den här förmågan bygger på ett finstämt system inne i knopparna. På mikroskopisk nivå binds växtceller samman av små kanaler som gör det möjligt för signaler att passera mellan cellerna. Under den djupa vintervilan är kanalerna stängda.
Långvarig kyla öppnar dem gradvis, så att tillväxtsignaler kan spridas. Kortvariga värmeinslag kan däremot fördröja öppningen.
– Det är lite som en säkerhetsgrind. Först när vintern har varit jämnt kall, utan långa avbrott, kan processen börja: grinden öppnas gradvis och knoppen sätts i ett ”beredskapsläge” inför våren, säger Rishikesh Bhalerao.
Träd sprider risker
Men alla knoppar reagerar inte likadant. Även knoppar på två genetiskt identiska träd som växer under samma förhållanden kan lämna vilan vid lite olika tidpunkter.
Denna variation är ingen slump, utan en överlevnadsstrategi som kallas ”bet hedging”. Genom att sprida risken ökar träden chansen att åtminstone några knoppar klarar sig om en sen frost slår till.
Den inbyggda flexibiliteten kan bli allt viktigare i ett klimat som förändras. Varmare vintrar med fler temperatursvängningar orsakar redan problem för skogar och fruktträd världen över, med minskade skördar och blomning vid fel tidpunkt som följd.
Kan hjälpa utveckling av tåligare träd
En bättre förståelse för hur träd hanterar varierande vintertemperaturer kan hjälpa forskare och förädlare att utveckla mer klimattåliga träd. Samtidigt förändrar resultaten synen på vintern. Kortvariga värmeinslag är inte bara pauser i kylan, utan en del av den information som träden använder för att överleva – signaler som får knopparna att vänta och stanna kvar i vilan.
Vetenskaplig artikel:
Variable temperature processing by plasmodesmata regulates robust bud dormancy release, Nature Communications.
