Justering av trädens inre klocka kan hjälpa dem hantera klimatförändringar

En storskalig metod för att förstå trädens biologiska klocka

Träd har, precis som människor, en biologisk klocka som reglerar deras dygns- och säsongsrytm. Forskning har visat att denna klocka är viktig för att reglera tillväxten och tidpunkten för viktiga årstidsbundna händelser, som till exempel knoppbildning på hösten och lövsprickning på våren. Det mesta av denna forskning har dock utförts i kontrollerade växthusmiljöer, inte ute på fältet där växterna möter naturliga miljöförhållanden. På fältet påverkas deras tillväxt av temperatursvängningar, insektsangrepp och andra faktorer.

För att undersöka detta genomförde forskarna en omfattande studie baserad på 68 poppel eller aspar med olika, modifierade egenskaper. Bland de gener som modifierades fanns många som är kopplade till den biologiska klockan. Trädens tillväxt studerades i ett antal växthus- och fältexperiment under flera år. Resultaten visade tydligt att den biologiska klockan har en viktig roll när det gäller att reglera trädets tillväxt och tidpunkten för årstidsbundna händelser i trädets liv, som till exempel lövsprickningen.

- Vår studie är den första som kombinerar data från växthus- och fältstudier för att visa att flera aspekter av det biologiska klocksystemet påverkar trädtillväxten och tidpunkten för årstidsbundna händelser, säger Bertold Mariën, försteförfattare till studien.

- Genom att tillämpa statistisk modellering på dessa dataset kunde vi fastställa vilka gener kopplade till dygnsrytmen som påverkar trädtillväxten eller till exempel tidpunkten då löven börjar växa fram, eller ändrar färg.

Insikter för skogsbruk och klimatanpassning

Studien ger nya perspektiv på hur träd använder sin biologiska klocka för att samordna sin tillväxt med miljön. Till exempel gjorde vissa genetiska modifieringar i viktiga ”klockgener” hos träden att de uppfattade dagslängden på ett annat sätt och kunde fortsätta växa längre in på säsongen.

- Den här studien är ett bevis på att träd som är anpassade till en viss dagslängd på en viss latitud kan anpassas till en ny latitud, vilket effektivt förlänger deras växtsäsong. Detta är särskilt användbart på nordligare breddgrader som i norra Sverige där korta växtsäsonger begränsar timmerproduktionen, förklarar Maria E. Eriksson, studiens sista författare. 

Vissa genmodifieringar har också stärkt trädens förmåga att kunna växa mer än liknande träd på samma plats. Genom att fokusera på dessa specifika gener skulle man kunna förädla fram trädsorter bättre anpassade till snabba förändringar i lokalt klimat, och till nya växtplatser (läs andra breddgrader).  

- I framtiden skulle skogsbruket kunna förbättras genom att integrera trädens biologiska klockor, som styr deras naturliga tillväxtcykler, med traditionella skogbruksmetoder, säger Maria E. Eriksson.

- På så sätt kan man optimera trädens tillväxt och motståndskraft i en föränderlig värld.

Utöver betydelsen för skogsbruket är studien också relevant för globala vegetationsmodeller som förutspår skogstillväxt och koldioxidlagring. Enligt Bertold Mariën underskattar ofta dessa modeller klockans betydelse för att forma trädens känslighet för miljöförhållanden.

- Genom att införliva våra resultat om den biologiska klockan i globala vegetationsmodeller kan vi förbättra förutsägelserna om hur skogarna kommer att reagera på klimatförändringarna.