Projektanslag

Försöker förstå trädens förmåga till anpassning

Rishikesh Bhalerao undersöker hur träden vet vilken årstid det är. Han jämför lövträd med olika genuppsättningar för att se hur de svarar på ljus och mörker samt värme och kyla. Redan pågår försök med transgena träd med längre tillväxtsäsong.

I slussen tar han på sig skyddsrock och skoskydd och kliver in i växthuset med genförändrade plantor på Umeå Plant Science Centre, UPSC. Där odlas tusentals växter i flera forskningsprojekt. Fuktighet, temperatur och tillgången på ljus regleras efter de olika experimentens behov.

– Det här var ett av landets första certifierade växthus för genmodifierade växter. Plantorna lämnar aldrig växthuset, och all personal som arbetar här måste ha licens, berättar professor Rishikesh Bhalerao.

Först visar han ett mer traditionellt drivhus med väggar och tak av glas, och öppnar sedan dörren till en växtkammare med konstgjord belysning. Alla plantor i rummet är ettåriga exemplar av asp, som just nu har växtbetingelser motsvarande svensk högsommar.
Rishikesh Bhalerao granskar toppskottet på en av de halvmeterhöga asparna.

– Titta, här är knoppar för nästa års lövverk, säger han.

Rishikesh Bhaleraos fascination för lövträd är så självklar att han först inte kommer på någon motivering. Träden blir gröna på sommaren och får höstfärger innan de fäller sina löv före vintern. Hur bär de sig åt?
Det är en fråga som sysselsätter Rishikesh Bhalerao på heltid. Han har beviljats ett femårigt anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse för att undersöka hur träden vet när det är dags för tillväxt eller vintervila.

Tidigare forskning på UPSC har visat att träden har en inre klocka som påverkas av solens upp- och nedgång. Värme och kyla spelar också roll. Men det finns fortfarande frågetecken kring många mekanismer på cellnivå. Vilka gener är inblandade i de olika processerna, vilka signaler sätter igång varje enskilt moment?

Bra modellväxter

Växtforskningen i Umeå började med backtrav som modellväxt. Det är ett ogräs och den mest undersökta av alla växter.

– Backtrav har en enkel arvsmassa, kort livscykel och producerar mycket frö. Det gör den lämplig att använda som modellsystem. Den är ett slags bananfluga för växtforskning, förklarar Rishikesh Bhalerao.

För att studera förhållandet mellan tillväxt och vila krävdes en flerårig växt, till exempel ett träd. Asp var ett självklart val för forskarna i Umeå, eftersom dess arvsmassa redan har blivit kartlagd.

– Det är också ganska lätt att göra genförändringar i aspar, berättar Rishikesh Bhalerao.

Generna förs in i växtcellens arvsmassa med hjälp av en jordbakterie. Små bitar av aspens stam doppas i en bakterielösning, placeras på plattor med näring och flyttas längre fram till plastburkar där de får växa till sig innan de skolas ut i krukor med jord. Hela proceduren tar ungefär ett halvår.

Genuttrycket förändras på olika sätt i varje serie av plantor.

Det finns totalt ett 20-tal sorter av asp, men studien använder en hybrid av svensk och amerikansk asp.

– Vi försöker hitta de molekylära komponenter som är inblandade i lövsprickningen, och tror att det är samma gener som styr blomningen för backtrav.

Träd väljer konservativ livsstil

Rishikesh Bhalerao disputerade 1993 i växtmolekylär biologi vid Umeå universitet och var postdoktor vid Max Planck-institutet för växtförädling i Köln, Tyskland. Han återvände till Umeå som gruppledare för ett forskningsprojekt på Sveriges lantbruksuniversitet.
Det var ingen slump att han sökte sig till Umeå, där han fick kolleger som var pionjärer på att identifiera den genetiska informationen i träd.

Rishikesh Bhalerao är imponerad av trädens förmåga att anpassa sig efter sin miljö. De kan fortsätta att växa på samma plats i hundratals år utan möjlighet att flytta på sig för att söka skydd mot extrem torka eller kyla.
Lövträd på våra breddgrader kan klara av temperaturer från mer än 25 plusgrader på sommaren till minus 40 på vintern. Hur är det möjligt?

Rishikesh Bhaleraos förklarar att träd föredrar en konservativ livsstil. De har hittat en perfekt balans mellan överlevnad och tillväxt. De slutar växa när dagarna blir kortare.

– Tidpunkten beror på växtplatsen. I Umeå upphör tillväxten efter mitten av juli. Längre norrut, till exempel i Kiruna, kan träden sluta växa mycket tidigare.

Transgena träd med längre säsong

Hans forskargrupp har redan identifierat gener som förlänger växtsäsongen en månad eller mer, och har fått tillstånd av Jordbruksverket att plantera genförändrade hybridaspar utomhus. Försöken påbörjades i fjol och gav uppmuntrande resultat.

– I det nya projektet ska vi göra fler fältförsök. Det blir spännande att se om det vi har upptäckt på labbet fungerar ute i skogen, säger Rishikesh Bhalerao.

Lövträd är enklare att studera än barrträd. Aspens arvsmassa är bara en bråkdel så stor som granens, men principerna är förmodligen desamma.

– När vi har grundläggande kunskaper om asp kan vi ta nästa steg och studera hur det fungerar på gran, som är betydelsefull för Sveriges ekonomi. Hur kan produktionen bli mer lönsam?

Text Carin Mannberg-Zackari
Bild Magnus Bergström