Nya genetiska insikter om hur asp anpassar sin tillväxt till olika årstider

- Du studerade blomning och säsongstillväxt hos poppel i Ove Nilssons grupp vid Umeå Plant Science Centre. Vad väckte ditt intresse för detta ämne och hur kom det sig att du hamnade i Oves grupp?

Jag anser att det är viktigt att förstå hur växter, särskilt träd, anpassar sig till sin miljö, särdeles med tanke på klimatförändringarna. Som fleråriga växter måste träd uthärda årstidsväxlingar år efter år, vilket gör deras förmåga att reglera tillväxt och vila avgörande för deras överlevnad. SLU är ett av världens ledande universitet inom skogsvetenskapliga studier, och jag drogs framför allt till dess banbrytande forskning inom trädbiologi. Jag sökte ett doktorandprojekt med fokus på trädens utveckling och säsongsanpassning. Eftersom Ove Nilssons grupp är väletablerad och känd för att producera högkvalitativ forskning inom växtutveckling, specifikt när det gäller att förstå blomning och säsongsmässig tillväxtreglering i träd, verkade det passa perfekt.

- Du fokuserade på ett blomningsreglerande gennätverk som finns i ettåriga och fleråriga växter. Vilka är de största skillnaderna i denna reglering mellan ettåriga och fleråriga växter?

Den största skillnaden i blomningsreglering mellan ettåriga och fleråriga växter ligger i hur de balanserar blomning med långsiktig överlevnad. Ettåriga växter avslutar sin livscykel under en enda växtsäsong, så de blommar snabbt och investerar alla sina resurser i reproduktion. Fleråriga växter, å andra sidan, måste upprätthålla vegetativ tillväxt under flera år samtidigt som de synkroniserar blomningen på rätt sätt. Det blommande gennätverket hos ettåriga växter aktiveras vanligtvis starkt och irreversibelt när de rätta miljöförhållandena, såsom dagslängd och temperatur, är uppfyllda. Viktiga regulatorer som FLOWERING LOCUS T-proteinet främjar en snabb övergång till blomning. Hos asp har de gener som är involverade i regleringen av blomningen duplicerats och tagit över olika funktioner för att också kontrollera säsongstillväxten. Till exempel har perenner utvecklat mekanismer för att gå in i säsongsmässig vila, stoppa tillväxt och blomning under ogynnsamma förhållanden, vilket hos asp också styrs av blomningsgener.

- Vad anser du vara det viktigaste resultatet av din avhandling?

Under min doktorandtid undersökte jag de molekylära mekanismer som reglerar blomningstiden och den årliga tillväxtcykeln hos asp. Mitt arbete bidrog till en bättre förståelse av funktionen hos de två poppelblomningsgenerna FLOWERING LOCUS T (FT)-like och TERMINAL FLOWER 1 (TFL1)-like, som liknar de gener som beskrivs i den ettåriga växten backtrav, och hur de tillsammans kontrollerar säsongstillväxt och blomningstid. Dessutom skapade jag en karta som beskriver de olika genaktiviteterna under aspens årliga tillväxtcykel och identifierade nyckelgener som styr knoppvila, knoppsprickning och blomningstid.

- Fanns det några resultat som var oväntade eller förvånande?

De gener som jag fokuserade på under min doktorandtid är avgörande för växters utveckling, och deras funktioner och molekylära mekanismer är välkända i andra modellväxter som backtrav. Medan rollerna för de två blomningsgenerna FLOWERING LOCUS T (FT)-like och TERMINAL FLOWER 1 (TFL1)-like i poppel liknar dem i andra modellväxter, har poppelgenerna fått ytterligare funktioner för att kontrollera säsongstillväxten. Därför var resultaten inte helt oväntade. Förvånande dock var de extrema fenotyper som observerades hos poppelmutanter som saknade enskilda blomningsgener. När vi analyserade genaktiviteten i en av mutanterna såg vi att aktiviteten hos tusentals gener var förändrad. Att mutationen av bara en enda gen kan ha en så slående inverkan på växternas utveckling visar hur viktiga dessa gener är för att kontrollera tillväxt och blomning.

- Vilken relevans har dina resultat för till exempel skogsförvaltning och trädförädling?

Mitt arbete ger värdefulla genetiska insikter som kan tillämpas i förädlingsprogram för att utveckla träd med optimerade tillväxtmönster, förbättrad anpassning till klimatförändringar och ökad produktivitet inom skogsbruket. Genom att förstå och manipulera dessa genetiska vägar kan skogsförvaltningsstrategier förfinas för att säkerställa hållbara och motståndskraftiga trädpopulationer.

- Stötte du på några utmaningar under din doktorandtid som du vill dela med dig av?

Även om jag verkligen gillade att arbeta på UPSC och är mycket stolt över resultaten av min doktorsexamen, innebar projektets långsiktiga karaktär betydande utmaningar. En av de största svårigheterna var att bibehålla fokus och perspektiv under alla dessa år.

Forskning är sällan en linjär process – oväntade resultat och det ständiga behovet av att förfina hypoteser kan göra det lätt att tappa den större bilden ur sikte. För mig var en av de svåraste aspekterna att sammanfatta flera års arbete till en sammanhängande och övertygande berättelse. Att skriva min avhandling och mina publikationer tvingade mig att ta ett steg tillbaka, omvärdera mina resultat och strukturera dem på ett sätt som effektivt kommunicerar deras betydelse.

- Du närmar dig nu slutet på din doktorsavhandling, vad är dina nästa planer?

Min plan är att fortsätta arbeta inom den akademiska världen. Jag kommer att flytta till Tyskland för att arbeta som postdoktor vid Max Planck Institute for Plant Breeding i Köln, i George Couplands grupp. Jag kommer att fortsätta att undersöka blomning, men den här gången i backtrav. Att arbeta med en annan modellart kommer att ge mig djupare insikter i de molekylära mekanismer som är inblandade och ge mig möjlighet att lära mig nya tekniker för att ytterligare stärka mina färdigheter.