Miljoner från Wallenbergs stiftelse

– Vårt projekt ska ge oss grundläggande kunskap om hur celler, både i växter och i andra organismer, erhåller sin identitet – en av de mest centrala frågorna inom utvecklingsbiologin som ännu inte är besvarade, sammanfattar Stéphanie Robert.

Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har i år beviljat 700 miljoner kronor till 23 forskningsprojekt som bedöms ha möjlighet att leda till nya vetenskapliga genombrott.

Ett av de beviljade projekten har titeln Avkodning av cellöde med positionsinformation och tilldelas 32 200 000 kronor under fem år. Huvudsökande är Stéphanie Robert, professor i växtfysiologi vid Sveriges lantbruksuniversitet. Medsökande är kollegorna Peter Marhavý och Stéphane Verger vid SLU:s institution för skoglig genetik och växtfysiologi, som är del av Umeå Plant Science Centre, samt Eleni Stavrinidou från Linköpings universitet och Maria Tenje från Uppsala universitet.

Hur utvecklas rätt celler vid rätt tidpunkt och på rätt plats i växter?

Växter och människor utvecklas och får sin form genom en rad samordnade händelser. En av de viktigaste är bildandet av olika specialiserade celltyper med specifika egenskaper i olika delar av organismen. Hur detta sker i djur och människor är välstuderat, men mycket återstår att förstå inom växtbiologin. I dag känner vi till en rad gener som styr utvecklingen av olika celltyper, men vi vet ännu inte hur dessa gener aktiveras. Till skillnad från djurceller kan växtceller inte förflytta sig eftersom de har en hård cellvägg som kapslar in varje enskild cell, vilket talar för att det måste finnas flera avgörande processer hos växter som ännu inte är upptäckta.

En etablerad hypotes är att platsinformation har stor betydelse för vilken ”identitet” en växtcell får. Tidigare forskning har visat att de omgivande cellerna spelar en avgörande roll, då de genom att bilda olika kemiska signalämnen kan informera varandra om varje cells unika position. Bland annat vet vi att växtrötternas yttersta lager består av rothårsbildande celler och icke-rothårsbildande celler, vilka utvecklas i ett mycket väldefinierat mönster beroende på vilka celler de omges av och vilka signalämnen som når dem.

Målet med det grundvetenskapliga projekt som Stéphanie Robert ska leda är att öka förståelsen för hur växtceller får sina specifika egenskaper och hur deras identitet bestäms. För att uppnå detta har de valt att studera just rothårsbildande och icke-rothårsbildande celler i backtrav, växtforskningens främsta modellväxt.

– En stor del av växternas vatten- och näringsupptag sker genom rothåren. Kunskap om just dessa celler är därför mycket betydelsefull, och kan på sikt hjälpa oss att utveckla grödor och träd som är mer tåliga och kan klara av klimatförändringar, säger Stéphanie Robert.

Projektets hypotes är att platsinformation inte bara består av kemiska signaler, utan även av fysiska signaler såsom geometriska, mekaniska och elektriska kontakter mellan cellerna. För att undersöka detta kommer forskarna att följa utvecklingen av cellers identitet när de utsätts för olika stimuli. Genom att systematiskt ändra olika fysiska parametrar i vävnadsprover från backtravs-rötter kommer de att kunna utesluta eller bekräfta att dessa styr cellernas egenskaper och utveckling, både individuellt och i samklang.

Dessutom planerar forskarna att för första gången utveckla en artificiell modell av backtravs-roten – ett ”plant-on-chip” – inspirerad av en ny metod där modeller av mänskliga organ sätts ihop och studeras på ett mikrochip.

– En sådan metod, där växtceller positioneras i bestämda strukturer på en yta med hjälp av avancerade mikrotillverkningsmetoder och s.k. bioprinting, kommer att revolutionera växtbiologin. Det kommer att göra det möjligt för oss att kombinera genetiskt modifierade celler och därigenom klarlägga hur fysiska stimuli översätts till molekylära förändringar och hur dessa tillsammans styr utvecklingen av olika celltyper, säger Stéphanie Robert.

Bakom detta projekt står en tvärvetenskaplig forskargrupp med experter inom växtbiologi, genetik, mikrofluidik och elektronik, vilka genom sin placering vid tre universitet i Sverige har tillgång till de toppmoderna faciliteter och instrument som krävs för att uppnå målsättningen.

Länk till pressmeddelande från KAW.

Kontaktperson

Stéphanie Robert, professor
Umeå Plant Science Centre
Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Umeå
stephanie.robert@slu.se, 090-786 86 09, 076-767 45 95
https://www.slu.se/en/ew-cv/stephanie-robert/
http://www.upsc.se/stephanie_robert
http://srobertgroup.com/

Pressbild

(Får publiceras fritt i anslutning till artiklar om detta pressmeddelande. Klicka för högupplöst bild. Fotograf ska anges.)

Stéphanie Robert. Foto: Erik Abel