NYHET Hösten bjuder på ett fantastiskt färgfyrverkeri, men vad är det egentligen som händer när växternas blad gulnar? Det vill Per Gardeström, professor vid Umeå Plant Science Centre, ta reda på.
Växter kan det här med återvinning. Innan de de gröna bladen faller ned till backen suger växterna ut godbitarna ur dem. På så sätt kan de använda näringsämnena, framför allt kväve, till nästa års blad. Processen, som kallas senescens, är genetiskt kontrollerad och forskare vet en hel del om vilka gener som ändrar sitt uttryck i processens olika faser. Men vad gör de här generna? Vilka proteiner uttrycks från dem och vilka reaktioner sätter proteinerna i gång i växtens metabolism? För att få en uppfattning om vilka reaktioner som är viktiga att titta vidare på studerar Per Gardeström växtens minsta molekyler, metaboliterna.
– Vi letar efter mönster för vilka metaboliter som det finns mycket av vid olika tidpunkter. Det ger oss en bra utgångspunkt för att gräva vidare. Redan nu har vi börjat få en uppfattning om hur återanvändningen av kväve ser ut. Vi vet att växtcellens energiproducenter, mitokondrierna, är inblandade för att driva processen, men vi vet ännu inte exakt vad som händer, berättar Per, som nyligen tilldelats mer medel för sin forskning av Vetenskapsrådet.
I naturen är det viktigt att återvinningen av bladets beståndsdelar sker vid rätt tidpunkt – innan frosten biter in och dödar bladens celler. För träd är det höstens allt kortare dagar som är startskottet för processen när bladen gulnar. I Per Gardeströms forskargrupp studerar man processen med forskarnas favoritväxt backtrav – Arabidopsis thaliana – ett litet ogräs som är världens mest undersökta växt. Forskarna kan initiera senescensen hos Arabidopsis genom att täcka över ett blad medan resten av växten är kvar i normalt ljus. – Vi plockar sedan enskilda blad från växten vid olika tidpunkter, både sådana som mörklagts och sådana som fått ljus, och fryser ner dem i flytande kväve, berättar Per. Därefter överlämnar de pulvret för analys till plattformen för metabolomik vid Kemiskt-biologiskt centrum som drivs av SLU i samarbete med Umeå universitet. – Vi får en ögonblicksbild från det specifika tillfället då vi tar provet men det är en stor utmaning att översätta detta till flöden i olika metabolismvägar, vilket är det som är det verkligt intressanta. Därför tar vi prover från olika tidpunkter och sätter ihop till tidsserier för att spåra vilka förändringar som sker då bladen gulnar, säger Per.
Han förklarar att de vet att aminosyror som innehåller mycket kväve är viktiga i processen men fördelen med metabolomik är att de får en bild av hur en mängd olika ämnen förändras. Från detta får devärdefulla ledtrådar om hur processen går till.
Just nu är Per och hans forskargrupp mitt uppe i ett intressant experiment med fyra muterade växter. De har isolerat en gen i varje växt som fördröjer processen när bladen gulnar när enskilda blad mörkläggs. – Mörklagda blad blev gula redan efter sex dagar hos kontrollväxter medan de muterade behöll sin gröna färg i över 15 dagar. En av växterna råkade vi glömma bort, skrattar Per, och efter en månad var de mörklagda bladen fortfarande lika gröna som resten av plantan. Han förklarar att de ännu inte har några slutgiltiga resultat från experimentet.
– Förhoppningsvis har vi lyckats bryta en länk i en kedja vilket skulle ge viktig information om mekanismen, men det kan även bero på att någonting annat påverkats som ger en indirekt effekt. Vi kliar våra huvuden, det kommer att bli intressant att försöka lista ut förloppen.
Bildtext: Två av bladen på kontrollväxten ovan har varit mörklagda i sex dagar. Det ena "ljusskyddet" sitter fortfarande kvar medan det andra är borttaget och visar att bladen redan gulnat.
För Per handlar forskningen om ren nyfikenhet. – Jag vill förstå hur urverket fungerar, hur processen går till. Det är en bonus om det vi kommer fram till blir användbart i något annat sammanhang. Men visst finns det ändå tankar om möjliga framtida tillämpningar. Vid odling av energiskog skulle det vara en fördel om träden inte var så duktiga på att återanvända kvävet. – När man bränner energiskog vill man inte släppa iväg en massa kväveoxider utan det skulle vara bättre om bladen föll ner och gav kvävet till marken istället. En teoretisk diskussion som vi har handlar därför om möjligheten att stoppa trädens återvinningsprocess, berättar Per. Att kunna förhindra att blad gulnar för tidigt är en annan intressant framtidstanke. Om vi förstår vad som händer skulle vi kanske kunna förlänga odlingssäsongen som en anpassning till ett förändrat klimat. Processen när blad gulnar och när frukt och grönsaker blir dåliga vid lagring har vissa likheter.
– Kanske kan på sikt kunskap om bladens senescence även användas för att förbättra hållbarheten hos olika typer av vegetabilier, avslutar Per.
Bild av Per Gardeström: Johan Gunséus/Synk
Redaktör: Karin Wikman