Fröstadiet avgörande för växters klimatanpassning

Genetiska skillnader som kommer till uttryck under fröstadiet avgör hur bra växter klarar sig i olika klimat. I en ny studie har mer än 180 000 frön från italienska och svenska plantor och korsningar dem emellan planterats i både Italien och i Sverige. När forskarna jämförde etableringsframgång, visade det sig att i Italien grodde de italienska fröna bäst, och i Sverige de svenska fröna.

- Den lokala populationens etableringsframgång var 3-10 gånger högre än den främmande populationens. Det gjorde att de lokala fröna gav betydligt fler reproducerade plantor än vad de främmande fröna gjorde. Det här gällde på båda växtplatserna, säger Froukje Postma, doktorand vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitet.

Genom att studera korsningar mellan svenska och italienska populationer av Backtrav visade forskarna att genetiska skillnader i groningsegenskaper kunde förklara en stor del av skillnader i etableringsframgång. Särskilt kraftig effekt kunde kopplas till mutationer i en gen som visats påverka groningskrav i tidigare laboratorieexperiment. Det är första gången som man kunnat visa att genetiska skillnader i frö- och groningsegenskaper ger lokala populationer en fördel.

Forskare vid Uppsala universitet har tidigare undersökt backtrav från olika växtplatser, i Italien och i Sverige, som representerar artens sydligaste och nordligaste växtområden i Europa. De studierna visade att det var stor skillnad mellan hur lång tid som fröna behövde eftermogna, och att det kan kopplas till klimatförhållandena där de växer. Frön producerade av italienska populationer behöver mycket längre tid på sig för att eftermogna än vad svensk frön behöver. Det är gynnsamt eftersom sommaren är lång och het i Italien och det därför dröjer upp till ett halvår från frömognad till dess att förhållanden blir lämpliga för groning.

Studien utfördes på backtrav, Arabidopsis thaliana, en ettårig växt som är något av växtforskarnas bananfluga, det vill säga en organism vars genetik och fysiologi studerats i detalj i laboratorier världen över. Naturliga backtravspopulationer återfinns i hela Europa och representerar ett värdefullt system för att undersöka anpassningar till olika miljöförhållanden.

Att förstå hur växter anpassats till skilda klimatförhållanden är viktigt för att kunna förklara växters geografiska utbredning och effekter av klimatförändringar. De flesta studier av växters anpassning till den lokala miljön har fokuserat på etablerade växters överlevnad och reproduktion, och egenskaper som blomningstidpunkt och förmåga att klara låga vintertemperaturer. I den nya studien visas att också fröegenskaper kan ha en avgörande betydelse för växters anpassning till olika klimat.

Postma, F. M., and Ågren J. (2016): Early life stages contribute strongly to local adaptation in Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, in press; doi:10.1073/pnas.1606303113

För mer information kontakta:

Jon Ågren, professor vid institutionen för ekologi och genetik,
e-post: jon.agren@ebc.uu.se, tel: 070-643 63 64, 018-471 28 60 

Froukje Postma, doktorand vid institutionen för ekologi och genetik,
e-post: froukje.postma@ebc.uu.se, tel: 018-471 28 65, 070-066 15 16