Gen för resistens – fynd i kampen mot rotröta på gran

Sverige har alltid dragit nytta av att vara ett skogigt land. Idag omfattar skogsindustrin ungefär 3 procent av landets BNP, och skogsprodukter runt 12 procent av den totala exporten. Skogsindustrin baseras till största delen på gran, Picea abies, som täcker runt 40 procent av våra skogar.

Rotröta på gran är den allvarligaste enskilda förlustfaktorn för svenskt skogsbruk. Rottickans, Heterobasidion annosum s.l., svampsporer gror på nykapade stubbar och växer sig ner i rotsystemet, för att därifrån via rotkontakter spridas till angränsande träd och orsaka röta.

Skogsavverkning vintertid, när spormängderna är mindre, i kombination med behandling av stubbytorna omedelbart efter fällning har minskat infektionsspridningen, men trots detta är ungefär 15 procent av Sveriges alla granar infekterade av svampen. Andelen ökar med omkring 20 procent per årtionde.

Skogsförädling som motdrag
Ren skogsskötsel är inte den enda metod skogsnäringen skulle kunna utnyttja för att minska effekterna av rottickans framfart. Anledningen till att den infekterade andelen granar är 15 och inte 100 procent är nämligen att granen själv gör vad den kan för att hejda inkräktaren.

Motståndskraft mot infektionen har i flera studier visat sig vara en genetiskt nedärvd egenskap, som det skulle vara möjligt att förädla gran efter.

Idag tar skogsförädlingen endast hänsyn till trädens tillväxt. För att göra förädlingsarbete för rottickeresistens effektiv krävs någon sorts genetisk markör som är förknippad med motståndskraften. Om sådana kunde identifieras, skulle förädlarna enkelt kunna sålla bort alla granar som inte har denna resistensmarkör och därmed skapa populationer med starkare genetisk motståndskraft mot rottickans skadeverkan.

För att konstruera sådana markörer är det nödvändigt att först ha förståelse för hur interaktionen mellan gran och rotticka ser ut, och vilka av granens gener i denna interaktion som har störst betydelse för förmågan att hantera svampangreppet.

Om detta handlar den avhandling från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi på Sveriges lantbruksuniversitet som doktoranden Miguel Nemesio Gorriz skrivit.

Jasmonsyra ett viktigt signalhormon
Avhandlingens första studie undersöker betydelsen av två kända signalvägar i gran, som svar på rottickeinfektion. Jasmonsyra initierar den ena vägen, som vanligtvis förknippas med växters reaktion på skador och mot nekrotrofer, det vill säga angripare som likt rotticka aktivt dödar värdcellerna för att sedan bryta ner dem.

Den andra vägen styrs av salicylsyranivån och är mer förknippad med försvaret mot biotrofer, vilket är angripare som försöker utnyttja värdens ämnesomsättning för eget bruk utan att upptäckas.

I flera andra växter kan dessa vägar blockera varandra; om den ena initieras hämmas den andra. SLU-forskarna har studerat detta i gran genom att på konstgjord väg initiera båda vägarna, och jämföra resultatet med försvarsreaktionen under infektion av rotticka.

– Vi fann då att jasmonsyrevägen tycks vara den viktigaste signalvägen i granförsvaret, men att denna även kan aktivera mekanismer ur salicylsyrevägen säger Miguel Nemesio Gorriz.

Miguel menar att denna upptäckt är av stor betydelse för att förstå granens motståndskraft mot rotticka, eftersom respektive signalväg leder till produktionen av en lång rad protein av betydelse för försvaret.

Försvarsproteinet LAR3
Forskarna har också undersökt betydelsen av ett enskilt försvarsprotein, LAR3.

– I en tidigare studie har vi identifierat områden på granens arvsmassa som tycks ha betydelse för försvaret mot rotticka. Dock vet vi inte säkert vilka gener i dessa områden som står för egenskapen. I en sådan region hittade vi emellertid just en LAR-gen. Det protein denna gen kodar för, leukoanthocyanidinreduktas, ingår i en reaktionskedja som resulterar i att flavanolen catechin bildas.

Catechin anses vara kopplat till granens motståndskraft mot flera skadegörare, och vid infektion av rotticka ackumuleras den i gran samtidigt som LAR3 aktiveras och är med andra ord en stark kandidat i sökandet efter en betydelsefull resistensgen.

Text: Mårten Lind

Artikeln publicerades i sin helhet på  SLU:s webb 15 december 2015: Viktig gen för rotröteresistens i gran identifierad. Där kan du också läsa fler artiklar inom ämnesområdet skoglig mykologi och växtpatologi.

Läs mer i avhandlingen Molecular responses to Heterobasidion annosum s.l. in Picea abies av Miguel Nemesio Gorriz

Före mer information:
Miguel Nemesio Gorriz, Institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi, miguel.nemesiogorriz@slu.se“>miguel.nemesiogorriz@slu.se