Genen som kan hjälpa dränkta växter

Växter utsätts mer och mer för ett överskott av regn i samband med klimatförändringarna. En ny studie från Stockholms universitet visar att det finns gener som involveras i att göra dem motståndskraftiga mot syrebristen de utsätts för. Detta kan vara viktigt för att skydda växter från att vissna när de står länge i vatten. Att ta fram toleranta växtsorter som kan öka skördar kommer bli allt viktigare, eftersom det förändrade klimatet leder till fler översvämningar.

Växter kan, precis som människor, få syrebrist när de är under vatten. Sylvia Lindberg, professor vid Stockholms universitet, forskar på hur växter blir mer tåliga för att överleva syrebrist. När växter utsätts för syrebrist går gener igång som signalerar fara och att växten måste aktivera fler gener för att försvara sig. En av dessa gener är PLD, som bildar enzymet fosforlipas D. Det var tidigare okänt att den spelar en viktig roll i växternas signalsystem vid syrebrist.

– Vi misstänkte att den här genen var inblandad då den är det vid andra typer av påfrestningar växter utsätts för, till exempel vid för hög salthalt, kyla, torka och svampinfektion säger professor Sylvia Lindberg.

Genen spelar roll för växtens hälsa

Syrebrist hos växter visar sig som gulnade blad och att de inte växer lika mycket. Sylvia Lindberg och hennes forskargrupp använde muterade växter som saknade den potentiellt skyddande genen för att se om den klarade sig sämre vid en simulerad översvämning. Studien visade att mutanterna fick fler gula och döda blad – alltså att genen spelar roll för att hålla växten vid god hälsa.

– Vi gör studier på växten backtrav, Arabidospis, som är en vanlig modellväxt eftersom alla gener är kända hos den, säger Sylvia Lindberg.

En del av växtmutanterna visade sig producera mindre kalcium när de utsattes för syrebrist i jämförelse med den vilda växten. Det är därför möjligt att kalciummängden också verkar skyddande för växten. Kalcium är en viktig signalsubstans som kortvarigt ökar inne i cellerna vid alla typer av stress som undersökts.

Signalubstanser viktiga vid syrebrist

– Till exempel är ris väldigt tolerant och ökar kalciummängden mer än vete som är känsligt för syrebrist och inte ökar i kalciummängd lika mycket. Olika grödor är olika känsliga för syrebrist, säger Sylvia Lindberg.

Växtmutanterna producerade också mindre fosfatidinsyra, även den en viktig signalsubstans vid stress hos växter. Nästa steg är att undersöka hur växterna skulle reagera på syrebrist om man i stället ökade mängden av den modifierade genen PLD.

– Då kanske det skulle bildas mer skyddande kalcium och fosfatidinsyra för att motverka effekten av syrebrist. Jag hoppas att mer forskning görs inom detta område. Det är ett riktigt detektivarbete men viktigt för att ta fram fler toleranta växtsorter, säger Sylvia Lindberg.

Om studien

”Arabidopsis PLDs with C2-domain function distinctively in hypoxia”, är publicerad i tidskriften Physiologia Plantarum. DOI: 10.1111/ppl.12874

Författare: Albert Premkumar, Sylvia Lindberg, Ida Lager, Ulla Rasmussen och Alexander Schulz.

Studien var ett samarbete mellan Stockholms universitet, Sveriges Lantbruksuniversitet i Alnarp, och Köpenhamns universitet.

Mer information

Sylvia Lindberg, professor emerita vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik (DEEP), Stockholms universitet. Tel: 070-628 37 04, E-post: sylvia.lindberg@su.se.