Wallenberg Scholars

Han vill förstå – och styra – träds blomning och tillväxt

Med hjälp av ett oansenligt ogräs har Ove Nilsson gett världen ny kunskap om växter och träds blomning och knoppsättning. Bland annat har han visat att en gen kan få träd att blomma efter några månader i stället för som brukligt efter 10–15 år. Kunskaper som nu också börjat användas vid trädförädling.

Ogräset är backtrav, eller Arabidopsis thaliana, som det heter på latin. Det är en ettårig ört som växer i hela Sverige. Ove Nilsson har med sin forskning bidragit till att den blivit en accepterad modellväxt, växtbiologins motsvarighet till bananflugan. Eftersom arvsmassan är relativt enkel kunde forskarna avläsa den tidigt och nu är också alla gener kartlagda.

Backtrav blommar redan två veckor efter grodd medan det tar ett träd 10 till 15 år att blomma. Trots det finns det likheter.

– Jag har visat att man kan tillämpa kunskap från backtrav på träd och att man kan styra blomningen, berättar Ove Nilsson.

Granen i blickpunkt

Som Wallenberg Scholar kommer Ove Nilsson, professor i skoglig genetik och växtfysiologi, vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, och Umeå Plant Science Centre, UPSC, att fortsätta sitt forskningsspår men också utvidga det till att omfatta gran.

– Granen har visat sig vara helt annorlunda ur blomningssynpunkt. Eftersom man tror att den genetiskt har förändrats relativt lite under de senaste 200 miljoner åren så blir det ännu mer intressant.

Att studera granen innebär att man kan gå tillbaka i evolutionen. Genom att studera kedjan gran, asp och backtrav hoppas Ove och hans medarbetare att få en bättre uppfattning om hur genernas funktion har utvecklats.

– Det finns också en viktig möjlig tillämpning, om vi får granen att blomma tidigare kan vi korta tiden för växtförädlingen som kan effektivisera granens egenskaper.

Men han konstaterar att det är en bit kvar innan det kan bli verklighet samtidigt som möjligheterna ökar genom de kunskaper som kommer från kartläggningen av granens genom, ett projekt som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och som också leds av Ove Nilsson.

Genetik, dagsljus och temperatur

På UPSC, som drivs gemensamt av SLU och Umeå universitet, finns växthus och klimatkammare som gör det möjligt att simulera olika årstider och reglera växternas dagsljus. UPSC har också världens största biobank för transgena växter.

– Det är väldigt viktiga verktyg för mig. Jag studerar bland annat längden på tillväxtsäsongen, när växter sätter knopp på hösten och när de spricker på våren.

Central i Ove Nilssons forskning är FT-genen.

– Det är FT-genen som, beroende på de omvärldssignaler den får, styr blomningstiden, förklarar Ove Nilsson.

De viktigaste signalerna är dagsljus och temperatur. Många vårblommande växter behöver en period av kyla för att inte börja blomma igen redan under hösten.

Forskningsgenombrott med vinterbeta

Många grödor har förädlats till vintergrödor, så att man kan utnyttja hela tillväxtsäsongen, men en av de man gått bet på är – sockerbetan.

Ove Nilssons forskargrupp lyckades ta fram en vinterbeta i samarbete med ett företag. Något som också blev ett grundforskningsgenombrott.

– Nyckeln var att vi lyckades förstå hur blomningen kontrollerades. Jämfört med backtrav var det en helt ny princip.

Den gen, FT-genen, som styr blomningstiden visade sig vara dubblerad i sockerbetan. Medan den ena genen stimulerade blomningen bromsade den andra den.

– Det är balansen mellan dem som avgör när blomningen sker.

Genom att byta två aminosyror lyckades vi byta funktion mellan generna, och genom att göra »bromsgenen« mer aktiv så fick vi en beta som kan sås på hösten, något som kan leda till stora produktionsökningar genom att tillväxtsäsongen utnyttjas bättre.

Oväntad upptäckt

Det var också FT-genen som låg bakom upptäckten att det går att styra blomningen som man vill även i träd.

– Vi upptäckte att genen blev mer aktiv ju äldre trädet blev. När vi prövade att slå på den direkt, i en asp under trädets uppväxt, visade den sig ha samma effekt som i backtrav, den satte i gång blomningen.

Ove Nilsson och hans grupp placerade sedan aspträden i en klimatkammare med höstljus eftersom de ville få dem att gå i vila och sätta knopp. Men då skedde något mycket oväntat.

– Träden fortsatte att växa och vägrade att sätta knopp. Det var den första indikationen på att FT-genen gör något mer. Eftersom dess aktivitet styrs av längden på dagen styr den också när träden slutar växa och sätter knopp på hösten.

Genen har liknande funktion hos andra växter. Genom att den kontrolleras av dagslängden så styr den till exempel också när vissa potatissorter bildar sina knölar.

– Det visade sig att FT-genen är kopplad till alla processer som regleras av längden på dagen. För träd är det extremt viktigt för överlevnaden att dagslängden styr när de sätter knopp.

En asp i Tyskland sätter knopp när dagsljuset är kortare än 15 timmar medan den i Umeå gör det redan vid 21 timmar.

– Ett träd som flyttas från Tyskland till Umeå överlever inte vintern eftersom det inte får signalen att förbereda sig för vintern i rätt tid, konstaterar Ove Nilsson.

Han vill nu kartlägga FT-genens exakta funktion.

– Vi vill gå vidare och hitta andra likheter och olikheter mellan blomning och knoppsättning eftersom de styrs av samma gen.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström