Tema

Hemligheten bakom växters storlek kartlagd

För första gången har forskare lyckats visa hur cellerna i en växt, en multicellulär organism, bestämmer sin storlek och justerar sin tillväxt över tid. Resultaten kullkastar tidigare teorier på området. Nu vet vi mer om en av de faktorer som bestämmer storleken på växter och frukter.

Liknande undersökningar har tidigare endast gjorts på encellssystem, exempelvis bakterier och jäst. Nu har Henrik Jönsson, professor vid naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet, tillsammans med kollegor i USA och Storbritannien studerat det apikala meristemet hos växten Backtrav, Arabidopsis thaliána. Forskarna har undersökt celldelningen i denna stamcellsnisch och lyckats kartlägga hur cellerna bestämmer sin storlek och justerar sin tillväxt så att cellstorleken är homogen över tid.

Fotot visar meristemet, en stamcellsnisch hos växten Backtrav. Meristemet syns i mitten, de fem utväxterna blir blommor. Fotot är taget i konfokalmikroskop. Enskilda celler har olika färger. Foto: Arun Sampathkumar och Yassin Refahi

Fotot visar meristemet, en stamcellsnisch hos växten Backtrav. Meristemet syns i mitten, de fem utväxterna blir blommor. Fotot är taget i konfokalmikroskop. Enskilda celler har olika färger. Foto: Arun Sampathkumar och Yassin Refahi

Mekanism som styr storlek
Celler i encelliga system som bakterier och jäst ändrar inte storlek sett över tid. Jästceller delar sig när de når en kritisk storlek, medan bakterier som E. coli adderar en konstant volym mellan celldelningar. Det senare innebär att små celler blir större och stora celler något mindre i nästa generation. Sett över flera generationer betyder det att cellerna är lika stora.

– Vi har tittat på hur celler i en multicellulär organism reglerar sin storlek, och det är första gången som det har gjorts. Vi kan visa att den mekanism som leder till att cellstorleken behålls över generationer är en kombination av vad som hittats i jäst och bakterier, förklarar Henrik Jönsson som specialiserat sig på beräkningsbiologi och biologisk fysik.

Detaljerad kunskap om livet inuti växten
Forskarna har i flera år jobbat med att utveckla en metod som följer tillväxten och celldelningen inuti den levande växten med hjälp av så kallad konfokalmikroskopi. Nya fluorescerande markörer och ett nytt mikroskopiprotokoll har tagits fram. Dessutom har nya beräkningsalgoritmer utvecklats som identifierar, segmenterar och följer celler över tid.

– På så vis har vi kunnat kvantifiera cellstorlek och tillväxt med högre upplösning än någon tidigare har gjort. Vi har också utvecklat matematiska modeller för att analysera hypoteser om olika regler som kan bestämma cellstorlek, säger Henrik Jönsson.

Nyligen har forskarna visat att storleken på meristemet har betydelse för hur många stamceller som finns. Nu fortsätter de med att undersöka om, och i så fall hur, storleken på meristemet påverkar storleken på själva växten. Henrik Jönsson beskriver det som en multidisciplinär metod som kommer att leda till att biologi kan förstås på en mycket mer detaljerad nivå än vad som tidigare varit möjligt. Resultaten kan få betydelse för jordbruk och skogsbruk eftersom kunskapen nu ökar om en av de faktorer som bestämmer storleken på växter och frukter.

Artikel:
”Cell size and growth regulation in the Arabidopsis thaliana apical stem cell niche” publicerad i den vetenskapliga tidskriften PNAS.

Kontakt:
Henrik Jönsson, professor teoretisk fysik
Lunds universitet, institutionen för astronomi och teoretisk fysik
046-222 06 63
070-723 51 75
henrik.jonsson@thep.lu.se

Hemligheten bakom växters storlek kartlagd

 lästid ~ 2 min