Mysteriet bak trærnes vinterdvale avslørt

  • Hvs gjør trær til trær?

    Våren i Bergen er noe av det vakreste man kan oppleve. Men hvordan vet trærne at det er vår?

    Foto
    Morten Ellingsen

For trærne som vokser her oppe i det kalde nord er det viktig at vinterknoppene ikke springer ut og blir til blader ved korte, varme perioder om vinteren, men venter til det faktisk er blitt vår. Men hvordan vet de når de skal springe ut?

Mysteriet bak trærnes vinterdvale avslørt

Knoppene går i en dyp vinterdvale om høsten, og er ikke mottagelige for vårens signaler før de først har gjennomgått en lang kuldeperiode. Hvordan denne vinterdvalen reguleres er nå avslørt i en ny studie publisert i tidsskriftet Science - med Torgeir Rhoden Hvidsten fra NMBU som medforfattere.

Et mysterium
Trær er blant jordens lengstlevende organismer, og visse arter kan leve i tusenvis av år. En av de viktigste forutsetningene for et så langt liv er at trærnes vekst er synkronisert med årstidene. I god tid før vinteren ankommer må trærne slutte å vokse, sette vinterknopp og gå i dvale (vinterhvile). Hadde de ikke gjort det, ville vinterens ekstreme temperaturer ført til massedød i skogene våre.

Forskerne har lenge vært interessert i å finne ut hvordan trærne vet at det er på tide å først slutte og vokse, og å deretter gå i dvale. Det har lenge vært kjent at høstens kortere dager og synkende temperaturer er en viktig mekanisme som forklarer hvorfor trærne slutter å vokse. Vinterhvilen, derimot, som innebærer at knoppene ikke springer ut uten først å ha gjennomgått en lengre kuldeperiode, har vært et mysterium. Den nye artikkelen i Science gir viktig innsikt i hvordan vinterhvilen reguleres i trær.

 

Blokkerer kanaler
Forskerne kunne vise at kanalene (plasmodesmata) som forbinder ulike celler i vekstsonen (meristemet) tettes igjen når polysakkaridet kallose avleires - som svar på den stadig kortere daglengden under høsten. Blokkeringen av disse kanalene gjør at vekststimulerende signaler ikke kan spre seg, noe som leder til fortsatt vekststopp og at knoppene settes i hvilemodus.

Forskerne viste videre at vinterhvilen reguleres av veksthormonet abscisinsyre, som blant annet setter i gang produksjonen av kallosen som blokkerer kanalene. Når en kanal først er blokkert kreves det at planten usettes for lav temperatur over lang tid for at kanalen langsomt skal åpnes igjen. Først på vårparten kan de vekststimulerende signalene igjen nå knoppene og planten begynner å vokse.

 

Samme mekanisme i andre vekster
Visse aspekter av mekanismen bak vinterhvilen er også observert i høsthvete og i grønnalger, noe som indikerer at mekanismen er evolusjonært svært gammel. I studien har forskerne brukt hybrid osp, som er en modellorganisme innen forskning på trær.

 

Studien er ledet av Rishi Bhalerao ved Umeå Plant Science Center, SLU. Forskere fra Uppsala universitet, Helsingfors universitet, Cambridge University, Monash University og Norges miljø- og biovitenskapelige universitet deltok også.

 

Referanse til artikkelen

S. Tylewicz, A. Petterle, S. Marttila, P. Miskolczi, A. Azeez, R. K. Singh, J. Immanen, N. Mähler, T. R. Hvidsten, D. M. Eklund, J. L. Bowman, Y. Helariutta, R. P. Bhalerao. 2018. Photoperiodic control of seasonal growth is mediated by ABA acting on cell-cell communication. Science, 2018.

DOI: 10.1126/science.aan8576

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/03/07/science.aan8576?rss=1

Published 26. mars 2018 - 9:09 - Updated 4. April 2018 - 8:54