SLU-nyhet

Blomgener reglerar säsongstillväxt hos unga aspträd

Publicerad: 23 augusti 2021
Porträtt av Domenique André

Varför är blomgener viktiga för icke-blommande unga aspträd? Doktoranden Domenique André anslöt till Ove Nilssons grupp för att hon var intresserad av blomning, men forskningen ledde henne till att studera den årliga tillväxtcykeln. Hon visade att nyckelgener som reglerar blomning i andra växter är avgörande för korrekt knoppsättning och knoppbrytning i unga aspträd och att de styr tillväxt under sommaren. Domenique André försvarar sin doktorsavhandling vid SLU fredag den här veckan, 27 augusti.

Du kom till UPSC som kandidatstudent för ungefär tio år sedan och gjorde din magisteruppsats på UPSC. Hur känns det att avsluta din doktorsexamen nu? 

Det är en konstig känsla, ett slags ”slutet på en era”. Jag har varit här i nio och ett halvt år. På UPSC har jag mognat akademiskt och vetenskapligt och det känns som hemma på sätt och vis. Mot bakgrund av det har jag också försökt med att återgälda så mycket som möjligt. Jag var till exempel doktorandrepresentant på UPSC och deltog vid UPSC styrelsemöten. Jag hjälpte också till att organisera evenemang och deltog i olika populärvetenskapliga aktiviteter som Soapbox Science och Fascinerande växtersdag. Jag kommer säkerligen att sakna UPSC. 

I din avhandling studerade du den årliga tillväxtcykeln hos aspträd med fokus på dess molekylära reglering. Vad var det som fångade ditt intresse för det här projektet? 

Jag började i Ove Nilssons grupp under min master. På den tiden var jag främst intresserad av blomning, och han var den enda som arbetade med blomning på UPSC. Men sedan började Oves grupp skifta fokus från blomning till den årliga tillväxtcykeln eftersom det visade sig att generna som vi studerade hade en annan roll i asp. Så jag gled närmast in i detta ämne tillsammans med gruppen och forskningen om blomning hamnade lite vid sidan av. Helt ärligt tog det mig lite tid att förstå varför den årliga tillväxtcykeln är så viktig eftersom jag inte arbetat med träd tidigare. Aspträd ser väldigt annorlunda ut när de gått igenom sin första växtcykel och de förändrades mycket mellan inledning och avslut i våra försök. Det kan vara förvirrande. Jag försökte belysa det i min avhandling: varför tillväxtcykeln existerar, vilka stadier trädet går igenom och hur allt detta regleras. Jag trivdes verkligen under min masteruppsats i Oves grupp. Vi var båda överens om att det skulle vara coolt om jag kunde fortsätta projektet under min doktorsexamen och till slut blev det till och med lite om blomning i min doktorsavhandling.

I din forskning undersökte du FLOWERING LOCUS T gener som är mest kända för sin roll i reglering av blomning, men du studerade deras roll i icke-blommande unga aspträd. Vilka är dina viktigaste fynd? 

De viktigaste fynden är att FLOWERING LOCUS T eller FT generna huvudsakligen har funktioner som inte är relaterade till blomning utan snarare reglerar den årliga tillväxtcykeln i unga aspträd. Det finns totalt tre FT gener i asp. Den första, FT1, är viktig under vintern och ser till att trädet kan bryta vilan under våren. De andra två, vi kallar dem FT2a och FT2b, är viktiga under sommaren för att se till att trädet kan växa. Ifall de alls är delaktiga i blomning ute i naturen är ännu inte känt. 

Varför är det så svårt att bevisa att FT generna är viktiga för att styra blomning i asp? 

När vi förstärkte genaktiviteten för endera av de tre FT generna genom mutation började träden blomma väldigt tidigt. Dessa blommor såg ej normala ut och var sterila. Detta utgör blomningsdelen av min avhandling. Men bara för att vi kunde inducera blomning med mer FT, betyder det inte att FT är viktigt för blomning i naturen. För att bevisa att FT verkligen är nödvändigt skulle vi behöva strypa FT aktiviteten och påvisa att blomningen försenas eller slås ut. Vi har därför använt CRISPR-Cas9 teknik för att blockera FT aktiviteten, men problemet är att blomning tar för lång tid. Vanliga träd blommar först efter fem år (om man har tur), så hur lång tid skulle vi behöva vänta för att se våra mutanter blomma? Eftersom generna är så viktiga för den årliga tillväxtcykeln är det även osannolikt att dessa träd skulle överleva under så lång tid. 

Vilket av dina resultat har överraskat dig mest? 

Vi kände inte till att det fanns två FT2 gener när jag började. När vi ville blockera FT2 genaktiviteten med CRISPR teknik fungerade det perfekt. Vi hade ingen FT2 genaktivitet, men däremot såg träden helt normala ut. Det förvånade oss eftersom vi visste från mutantlinjer med minskad genaktivitet att även om du har tjugo procent av uttrycket kvar får du en mycket signifikant effekt och vi kunde inte se någon förändring i våra CRISPR linjer. Det visade sig då att det fanns en andra kopia av FT2 genen och när vi blockerade aktiviteten för båda generna samtidigt fick vi en riktigt, riktigt stark effekt. Träden var bara fem centimeter höga och växer nästan inte. De lever och de kan förökas i vävnadskultur, men de växer väldigt långsamt. Sammantaget visar det att generna är mycket viktiga för träden.

Att studera asp kan vara svårt eftersom det kan vara mycket tidskrävande. Var detta den största utmaningen du stod inför under din doktorandtid? 

Ja, verkligen. Forskare som studerar exempelvis ved odlar sina träd i växthuset i ungefär två till tre månader. För oss tar det tio månader att utföra ett tillväxtcykelförsök. Vi simulerar årstiderna i en tillväxtkammare genom att justera dagslängd och temperatur för att se trädens olika säsongsfaser såsom knoppsättning och knoppbrytning. Den mest begränsande faktorn som doktorand var bristen på utrymme i tillväxtkammare, eftersom jag bara kunde göra ett av dessa långvariga experiment åt gången. Jag hade inga problem att hålla mig sysselsatt med andra saker medan jag väntade på att experimentet skulle slutföras, men det tog väldigt lång tid att få resultat och gå vidare med mina forskningsfrågor. Det var också utmanande att bestämma vilket experiment som skulle köras och att detaljplanera för att få ut så mycket som möjligt från ett experiment, men jag lärde mig mycket och blev mer självständig. Sammantaget uppskattade jag min tid som doktorand, det var trevligt och jag fick friheten att göra vad jag ville. 

Vad har du för planer nu? Vill du stanna längre på UPSC? 

Jag kommer att stanna på UPSC till slutet av året för att förhoppningsvis få ut våra manuskript. Efter det får jag se. Jag skulle vilja stanna i Umeå, och jag tycker om att arbeta i en universitetsmiljö. Jag är väldigt intresserad av undervisning och gick i princip alla undervisningskurser som jag fick gå som doktorand. Jag skulle gärna ha en lärartjänst eller vara gruppledare för ett lab. Jag är intresserad av att lära mig nya saker och utvecklas, men också syssla med något jag redan är bra på. Jag är säker på att jag kommer att hitta något som är roligt.

Text: Anne Honsel

Illustration av de olika stadierna i unga aspträds årliga tillväxtcykel.
Från knoppbrytning till knoppsättning: den årliga tillväxtcykelns olika stadier i unga aspträd. Illustration: Domenique André

Fakta:

Om disputationen:

Domenique André försvarar sin avhandling fredagen den 27 augusti 2021 i P-O Bäckströms sal på SLU Umeå. Fakultetens Opponent är professor Soraya Pelaz från Center for Research in Agricultural Genomics i Barcelona, ​​Spanien. Handledare är Ove Nilsson. Disputationen kommer att direktsändas via Zoom.

Avhandlingens titel: Molecular regulation of the annual growth cycle in Populus trees