Mer kunskap om hur växter klarar sig i kyla

Paulina Stachula ger i sin avhandling en översikt av de biologiska processer och de gener som tillåter växter att överleva och utveckla det köldacklimatiserade tillstånd som krävs för att överleva vintern och växa i kyla. Hon försvarar sina resultat vid Umeå universitet den 23 september.

En unik egenskap hos växter är deras förmåga att känna av och reagera mycket snabbt när deras miljö förändras. För att klara detta har växter utvecklat mekanismer som gör det möjligt för dem att snabbt reagera på olika sorters stress och olika kombinationer av stress. Växter reagerar olika på köld, beroende på köldstressens varaktighet. Det finns växter som till exempel övervintrande örter och förvedade perenner som kan klara långa perioder av köldstress, det finns även växter från extrema miljöer (till exempel i alpina miljöer eller polartrakter) som spenderar hela sina liv i köld.

Paulina Stachulas experimentella arbete har rört hur modellväxten backtrav, Arabidopsis thaliana, reagerar på låga temperaturer. Ett sätt på vilket växtcellen tros kunna känna av låga temperaturer är att plasmamembranet stabiliseras så att det blir rigid, vilket inträffar när temperaturen sjunker snabbt.

– Jag har i mitt arbete visat att CRMK1, ett ”leucine-rich-repeat-receptor-like kinase” som sitter i plasmamembranet, är en viktig del av växtens maskineri för att känna av temperaturförändringar. Växter som saknar CRMK1 hade minskat uttryck av markörgener för kyla när den utsattes för köldstress och denna mutant hade efter tre dagars köldexponering även minskad förmåga att förvärva köldtolerans, säger Paulina Stachula.

Hon har också beskrivit en skyddsmekanism i tylakoidmembranen genom vilken det elektronöverskott som ansamlas vid låga temperaturer och intensivt ljus kan ”avledas” hos köldacklimatiserade växter. För att kunna reagera korrekt på en föränderlig omgivning måste cellerna inte bara upptäcka fluktuationerna utan även kunna kommunicera dessa förändringar till cellkärnan och Paulina Stachula har i sina studier visat att kloroplasterna kan fungera som sensorer för temperaturförändringar och förmedla denna information till cellkärnan, där uttrycket av köldreglerade gener ändras.

Paulina Stachula diskuterar också andra faktorer än låg temperatur som reglerar köldtoleransgeners uttrycksnivåer.

– Jag har till exempel visat att den cirkadiska klockan som reglerar växtens dygnsrytm, tillsammans med kloroplast- och ljussignaler påverkar uttrycket av de kärnkodade köldtoleransgenerna CBF3 och COR15.

Avhandlingen är publicerad digitalt

För mer information, kontakta gärna:

Paulina Stachula, institutionen för fysiologisk botanik

Telefon: 090-786 55 56

E-post: paulina.stachula@umu.se

Pressbild för nedladdning

Om disputationen:

Onsdagen den 23 september försvarar Paulina Stachula, institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln: Short and long term low temperature responses in Arabidopsis thaliana. Svensk titel: Lång och kortsiktiga gensvar på låga temperaturer i Arabidopsis thaliana.

Disputationen äger rum klockan 10:00 i sal KB3A9, KBC-huset, Umeå universitet.

Fakultetsopponent är Dr. Dirk Hincha, Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology Potsdam, Germany.

Handledare till doktorsarbetet har varit professor Vaughan Hurry.