För träd i nordliga klimat är det viktigt att knopparna inte lockas att slå ut vid tillfälliga varmare perioder under vintern, utan först när det är vår på riktigt. Därför försätts knopparna i en djup vintervila under hösten, vilket innebär att de måste gå igenom en lång köldperiod innan de långsamt blir mottagliga för vårens signaler. Hur detta går till avslöjas i en studie som har letts av Rishi Bhalerao från SLU och som har publicerats i tidskriften Science.
Träden hör till jordens mest långlivade organismer, och vissa arter kan leva i tusentals år. En av de viktigaste förutsättningarna för ett så långt liv är att trädens tillväxt är synkroniserad med årstidsväxlingarna.
På nordliga breddgrader till exempel, avslutar träden sin tillväxt och går in i ett vilstadium inför vinterns ankomst. Den avslutade tillväxten och vintervilan är viktiga anpassningar för vinteröverlevnad, och utan dessa skulle vinterns extrema temperaturer orsaka stor dödlighet.
Hur träd vet när det är dags att stoppa tillväxten och gå in i en vilofas är en fråga som har intresserat forskarvärlden under lång tid. Att tillväxten avstannar som svar på höstens allt kortade dagar har varit känt länge.
Vintervilan däremot, som innebär att knoppar inte kan slå ut utan att först ha gått igenom en lång köldperiod, och inte heller väcks till liv av korta töperioder under vintern, har varit mer av ett mysterium.
Polysackarid blockerar tillväxt
Det forskarna kunde visa är att de kanaler (plasmodesmata) som förbinder olika celler i tillväxtzonen (meristemet) med varandra, sätts igen av beläggningar av polysackariden kallos, som svar på den allt kortare dagslängden under hösten. Blockeringen av dessa kanaler gör att tillväxtstimulerande signalämnen inte kan spridas i tillväxtzonen, vilket upprätthåller tillväxtstoppet och försätter knopparna i vila.
Forskarna visar också att den kortdagsframkallade vintervilan regleras av växthormonet abskissinsyra, som bland annat sätter igång bildandet av den kallos som används för att blockera kanalerna.
När en kanal väl har blockerats krävs det att växten utsätts för låga temperaturer under lång tid för att kanalerna långsamt ska börja öppnas igen. Först på vårkanten kan de tillväxtfrämjande signalerna nå knopparna igen och stimulera deras tillväxt.
– Det är intressant att vissa aspekter av mekanismen bakom vintervilan även har observerats i höstvete och kransalger, säger Rishi Bhalerao. Det tyder på att mekanismen antagligen är uråldrig och evolutionärt konserverad.
I studien har forskarna använt hybridasp, som är en modellväxt inom trädforskningen.
Studien har genomförts av en forskargrupp ledd av Rishi Bhalerao från SLU:s institution för skogsgenetik och växtfysiologi och Umeå Plant Science Center. Kollegorna kommer från SLU i Alnarp, Uppsala universitet, Helsingfors universitet, Cambridge University, Monash University och Universitetet for miljø- og biovitenskap i Norge.