Klimatförändring utmanar granen och dess mikroorganismer

Temperaturerna på våra nordliga breddgrader ökar på grund av klimatförändringen och det kan medföra att bestånd av gran kommer att uppleva allvarligare episoder av torka på sommaren och dessutom kommer förändringar i årstidernas längd att orsaka mer frostskador på gran under våren. Denna typ av stress påverkar inte bara produktiviteten utan kan till och med hota förekomsten av gran i våra skogar.

Nyckeln ligger i generna

Genetisk forskning och förädling av granplantor med syfte att öka stresstolerans för miljöfaktorer såsom torka och frost skulle kunna bidra till att förbättra granens förmåga att anpassar sig till klimatförändringar. Julia Haas arbete ger en grund för identifiering av kandidatgener som är involverade i molekylära toleransmekanismer hos gran.

I sina studier jämförde hon stress-responsiva gener i granplantor med kända mekanismer i modellväxten backtrav, vilken vanligen används på laboratoriet. Resultaten visade att väl karakteriserade transkriptionsfaktorer som i backtrav reglerar uttrycket av gener som ingår i flera stressresponser antingen saknade motsvarigheter i gran, eller var differentiellt uttryckta. Detta indikerar att stressresponserna har utvecklats annorlunda i gran jämfört med backtrav.

Gran växer ofta i tuffa miljöer och i extrema klimat. Detta, tillsammans med dess evolutionära avstånd till yngre blomväxter, kan förklara de observerade skillnaderna.

– Vad det också betyder är att en enkel övergång av kunskap från backtrav, jordbruksgrödor och bredbladiga träd inte är möjlig. Gran kräver sin egen uppsättning verktyg för förädling och genteknik och min forskning ger en första förståelse för granspecifika mekanismer. Denna kunskap kan vara till nytta för växtförädling av mer toleranta träd, säger Julia Haas.

Dynamiska ekosystem

Symbiotiska mikroorganismer spelar också en roll för växters vitalitet. Bakterier och svampar kan ha fördelaktiga effekter på tillväxt och förbättra den abiotiska stresstoleransen hos växten. Men klimatförändringar och mänskliga aktiviteter som ökar näringstillförseln till ekosystemen kan ha oförväntade effekter på mikroorganismer, båda positiva och negativa.

Julia Haas studerade mikroorganismer i granar i bestånd som erhållit långsiktig gödsling under 25 år. Förvånansvärt visade resultaten positiva effekter på diversitet av symbiotiska svampar och bakterier vid ökad tillgång till näringsämnen och etablering av mikrobiella samhällen med högre näringspreferenser.

– Responsen i denna typ av ekosystem är mycket dynamisk. Vi måste expandera den klassiska forskningen med fokus på mykorrhizasvamparna och börja titta på ytterligare tjänster som mikroorganismer kan ge till växterna för att fullt ut förstå betydelsen av dessa förändringar i mikrobiomets sammansättning. Dessutom är identifiering av fördelaktiga växtmikrobiota och applicering i plantskolan ett intressant alternativ för skogsindustrin för att säkerställa trädproduktion och tillväxt i utmanande klimatförhållanden i framtiden, säger Julia Haas.

Avhandlingen:

Abiotisk stress och interaktioner mellan växter och mikroorganismer i gran

Kontakt:

Julia Haas, Umeå Plant Science Centre, Department of Plant Physiology, Julia.haas@umu.se