Träd i kalla klimat måste veta när det är dags att sluta växa för att överleva vintern. Nu har forskare upptäckt hur aspen kombinerar ljus och temperatur för att fatta det avgörande beslutet – och hur två viktiga proteiner fungerar som trädens inbyggda termometer.
Träd i kalla klimat har en svår balansgång. De måste sluta växa i tid för att klara vintern – men inte för tidigt. Då går de nämligen miste om värdefull tid att växa. Det här är särskilt känsligt om en köldknäpp kommer oväntat mitt i sommaren.
Att träden reagerar på höstens kortare dagar och förbereder sig inför vintern är känt sedan länge. Men hur mycket temperaturen påverkar har forskare undrat över. I en studie har de nu tittat närmare på aspträd.
– Det har länge debatterats hur viktig temperaturen är för när aspen slutar växa och börjar bilda knoppar, jämfört med dagslängden, säger Ove Nilsson, gruppledare vid Umeå Plant Science Centre och professor vid Sveriges lantbruksuniversitet.
Proteiner påverkas av temperatur
Nu har forskarna identifierat två viktiga proteiner som styrs av temperaturen.
– Det tyder på att de fungerar som en slags ”temperatursensor”. Trädet kan alltså väga in både dagslängd och temperatur när det bestämmer sig för att gå in i viloläge, säger Ove Nilsson.
Proteinerna som forskarna studerat är fytokrom B – som känner av ljus – och PIF4 som styrs av det första proteinet. Växter använder fytokrom B för att känna av olika nyanser av rött ljus, vilket hjälper dem att anpassa tillväxten efter dagslängd och skuggiga platser.
Därför ville forskarna ta reda på hur dessa proteiner styr trädens tillväxt. De ändrade nivåerna av proteinerna i aspträd för att se effekten. Först undersökte de hur PIF4 påverkar trädens reaktion på dagslängd.
Trädens har inbyggd termometer
– Vi blev ganska besvikna eftersom det hände nästan ingenting. Men när vi upprepade experimenten i svalare temperaturer såg vi plötsligt en mycket starkare reaktion hos våra modifierade träd. Då förstod vi att proteinerna reagerar på kyla. Det var helt oväntat, säger Bo Zhang, forskare vid Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi vid SLU.
Forskarna kunde visa att fytokrom B hjälper träden att fortsätta växa under svala men ljusa sommardagar. PIF4 hjälper dem att börja förbereda sig inför vintern när hösten blir kall. Tillsammans fungerar de som en slags biologisk termometer som läser av både ljus och temperatur – och hjälper trädet att fatta rätt beslut i rätt tid.
Ombytta roller för gener
Tidigare forskning har visat att många gener som styr blomning hos ettåriga växter som backtrav även påverkar aspens tillväxt och knoppbildning. Men i träd beter sig generna annorlunda. I backtrav sätter proteinet PIF4 i gång blomningen, medan den i asp i stället bromsar tillväxten och hjälper trädet att gå in i vila.
Enligt forskarna är det här troligen en anpassning till trädens fleråriga livsstil.
– Det är fascinerande ur ett evolutionärt perspektiv, men också högst relevant i en tid av klimatförändringar med allt mer skiftande temperaturer. Om vi förstår hur träd känner av och reagerar på temperatur kan vi också utveckla träd som är bättre rustade för ett föränderligt klimat, säger Ove Nilsson.
Vetenskaplig artikel:
Phytochrome B and phytochrome-interacting-factor4 modulate tree seasonal growth in cold environments, Nature Communications.
