Forskningssamarbete om växters rottillväxt tog form under IceLab Camp

Från projekt under IceLab Camp till forskningssamarbete

Samarbetet började i september 2024 under IceLab Camp, en tvärvetenskaplig kurs som organiseras av Integrated Science Lab (IceLab) vid Umeå universitet. Kursen är utformad för att stimulera nya tvärvetenskapliga forskningsidéer. Barbora Pařízková, växtfysiolog vid Umeå Plant Science Centre, och Suvam Roy, beräkningsbiolog vid Institutionen för molekylärbiologi, fördes samman genom kursens tvärvetenskapliga gruppindelning.

När deltagarna presenterade sina forskningsprojekt för varandra upptäckte de att Suvam Roys expertis inom beräkningsmodellering kunde hjälpa Barbora Pařízková i hennes forskning om hur olika former av kväve påverkar växters arkitektur. Mer specifikt kunde den bidra till att övervinna en begränsning i hennes experimentella arbete. 

Det här samarbetet visade hur matematiska modeller kan hjälpa oss att testa scenarier som helt enkelt inte är möjliga i verkligheten. Det förvandlade en biologisk vägg till en väg framåt för nya upptäckter.

– När vi började prata om våra projekt insåg jag att Suvam kunde bidra med beräkningsverktyg som kunde hjälpa till att komma förbi en experimentell utmaning i mitt projekt. Jag studerar växthormoners roll i rotutveckling, men dessa hormoner är så viktiga att vi inte kan ta bort dem genetiskt. Vi behövde modellering för att simulera situationer som vi inte kan skapa experimentellt, förklarar Barbora. 

Detta blev grunden för deras gemensamma projekt i kursen. När kursen avslutades fortsatte dock Barbora och Suvam att arbeta tillsammans. Nu, våren 2026, är deras forskning redo att skickas in till en vetenskaplig tidskrift. 

Matematiska modeller avslöjar dolda mekanismer bakom rottillväxt

Barbora Pařízková var intresserad av hur organiskt kväve påverkar rotutveckling. Hon undersökte särskilt aminosyran L-glutamin (L-GLN) och dess tillväxtfrämjande effekter via auxin, ett växthormon som är avgörande för rotutveckling. Barbora upptäckte att L-GLN aktiverar auxin, men kunde inte blockera hormonet experimentellt eftersom det är livsnödvändigt och växter därför producerar det via flera överlappande biosyntesvägar. 

För att kunna studera auxin måste forskare isolera olika vägar för auxinproduktion i växter, men detta var inte möjligt med traditionella experimentella metoder eftersom auxin är livsnödvändigt för växters överlevnad. Växter har därför utvecklat flera överlappande vägar för att producera auxin. Om en väg blockeras kan andra vägar kompensera och produktionen fortsätter. Detta gör det nästan omöjligt att med traditionella laboratorieexperiment studera enskilda biosyntesvägar för auxin. 

När vissa biologiska frågor är svåra att undersöka experimentellt kan matematiska modeller hjälpa forskare att utforska möjliga scenarier och generera förutsägelser. Det var precis vad Barbora och Suvam började göra. 

Med hjälp av metaboliska simuleringar baserade på transkriptomikdata undersökte Suvam hur växter svarar på L-GLN via auxin. 

– Modellen visade att växter som tillfördes glutamin aktiverade en alternativ auxinbiosyntesväg jämfört med växter som tillfördes nitrat, vilket främjade rottillväxt, förklarar Suvam Roy. 

Den beräkningsbaserade modelleringen hjälpte dem också att identifiera kandidatgener som reglerar aktiveringen av specialiserade rotprimordier som svar på L-GLN. Två av dessa gener verkade begränsa aktiveringen av sidorotstillväxt. För att verifiera modellens förutsägelser tog de fram växter som saknade dessa gener och observerade en ökad aktivering av sidorötter. 

Barbora och Suvam ser fram emot att dela fler detaljer om sina upptäckter när granskningen av artikeln är avslutad. 

Värdet av tvärvetenskapligt samarbete

Barbora Pařízková hade tidigare sökt hjälp med hur man kan studera enskilda biosyntesvägar för det viktiga växthormonet auxin. Hon presenterade sitt forskningsproblem vid ett IceLab Lunch Pitch-evenemang våren 2024, men hittade då inte rätt koppling till andra forskare. Hon fortsatte dock att söka samarbeten och under IceLab Camp föll pusselbitarna på plats som gjorde forskningen möjlig. 

Barbora Parizkova berättar om sidorötternas tillväxt vid en IceLab Lunch Pitch den 13 mars 2024

BildGABRIELLE BEANS

– Det här samarbetet visade hur matematiska modeller kan hjälpa oss att testa scenarier som helt enkelt inte är möjliga i verkligheten, säger Barbora.

Det öppnade en väg förbi det experimentella hinder jag stött på, mot nya upptäckter. 
För Suvam Roy visar projektet värdet av tvärvetenskapliga miljöer och aktiviteter där forskare med mycket olika expertis kan utbyta idéer i ett tidigt skede. 

– Projektet växte fram direkt ur samtalen under IceLab Camp, säger han. Det visade hur beräkningsbaserade och experimentella metoder kan komplettera varandra på oväntade sätt.