Julgransforskning: Hur klarar barrträden tuffa vintrar?
Så här i juletid pryder vintergröna barrträd hemmen i många länder. Men julgranar sprider inte bara glädje utan klarar också av att överleva i oerhört hårda miljöer. Många tar det nog för givet att granar och tallar behåller sina gröna barr i isande kyla och starkt solljus i skogen, men hur gör de egentligen det? Forskare förstår nu mer av de bakomliggande mekanismerna.
Fotosyntesen hos de flesta gröna växter är en process som förändrats väldigt lite under evolutionens gång; i huvudsak fungerar den likadant i grönalger, tulpaner och redwoodträd. Den är dock inte exakt likadan, och forskare börjar gradvis förstå mer om både skillnader och likheter mellan olika växter.
Barrträd har några extraordinära strategier för att överleva vintern, ett par av dessa har först nyligen blivit kartlagda. Nu har forskare vid bland annat Umeå universitet sammanfattat de senaste rönen inom forskningen i en artikel i den vetenskapliga tidskriften ”Trends in plant sciences”.
Gör sig av med överskottsenergi
En av de två viktigaste slutsatserna som denna grupp forskare bidragit till är att barrträden ändrar på strukturen av thylakoidmembranen – där fotosyntesen äger rum – så att fotosystem 1 och fotosystem 2, som oftast hålls åtskilda, under vintern istället förs närmare ihop så de kan samverka på ett speciellt sätt som benämns ”spillover”.
– Detta hjälper dem att spilla bort överskottsenergi och förhindra skador orsakade av starkt ljus i kombination med kyla, säger Stefan Jansson, professor vid Umeå Plant Science Centre på Umeå universitet.
Processen har sedan tidigare, utan att man förstod hur den fungerade, benämnts ”sustained quenching” (ungefär ”uthållig utsläckning”) eftersom den kan försätta barr i fotosyntetisk ”lockdown” i dagar.
En andra strategi, som fungerar parallellt med spillover, är att barrträden använder en speciell process för att flytta elektroner under fotosyntesen. I denna alternativa väg används så kallade flavodiironproteiner för att balansera fotosyntesprocessen. Även detta bidrar till att inte överbelasta systemet i starkt ljus och kyla.
Barrträden dominerar
Det finns även andra skillnader, barrträden saknar till exempel ett par av de antennproteiner som blommande växter (angiospermer) har.
– Allt detta tillsammans kan kanske förklara varför barrträd dominerar i skogarna i vår del av världen, kanske på bekostnad av fördelar under mer gynnsamma förhållanden. Få eller inga barrträd växer där det finns rikligt med vatten och näring och temperaturförhållandena är goda, säger Pushan Bag, huvudförfattare som studerade detta under sin doktoranstid vid Umeå Plant Science Centre.
Förstår man dessa mekanismer kan man förhoppningsvis bättre förutse hur barrträd kommer att påverkas av framtida klimatförändringar, kanske kan kunskapen rentav användas för att ta fram barrträd som klarar nya förhållanden bättre.
Medförfattaren Alexander Ivanov tillägger:
– Den här artikeln visar på barrträdens komplicerade anpassningar till extrema förhållanden. Genom att kombinera data på strukturell, molekylär och evolutionär nivå kan vi, i alla fall delvis, förstå varför barrträd lyckas dominera många av de mest utmanande ekosystemen på jorden.
Om den vetenskapliga artikeln
Forskningen, med titeln ”Photosynthetic Advantages of Conifers in the Boreal Forest”, är ett samarbete mellan ledande institutioner i Storbritannien, Kanada, Sverige och Bulgarien, med stöd från EU:s forskningsprogram Horisont 2020, Human Frontiers Science Program och andra finansiärer. Artikeln publicerades i Trends in Plant Science i december 2024.
För mer information, kontakta gärna:
Dr. Pushan Bag, University of Oxford
E-post: pushan.bag@biology.ox.ac.uk
Stefan Jansson, professor vid Institutionen för fysiologisk botanik och Umeå Plant Science Centre, Umeå universitet
Telefon: 070-677 23 31
E-post: stefan.jansson@umu.se
