Aspar är inte beroende av sina stärkelsereserver när de växer under gynnsamma förhållanden. Detta visas i en ny studie med modifierad asp som är defekt i stärkelsesyntesen. De träd som saknar stärkelse tog också upp mindre koldioxid jämfört med icke-modifierade träd, men deras tillväxt och beteende påverkades inte.
Studien från Totte Niittyläs grupp vid Umeå Plant Science Centre och SLU publicerades idag i tidskriften Current Biology.
Ungefär en tredjedel av de årliga mänskliga koldioxidutsläppen avlägsnas från atmosfären genom fotosyntesen på jorden och träd spelar en avgörande roll i denna process. Liksom alla växter investerar träd det kolhaltiga socker som produceras under fotosyntesen antingen direkt i tillväxt, eller så sparar de det för framtida användning - främst i form av stärkelse. Ökande koldioxidhalter i atmosfären stimulerar fotosyntesen, men effekten på träd är osäker. Hur används kolet i träden? Totte Niittylä och hans grupp försökte ta sig an denna fråga från motsatt håll, genom att störa stärkelsesyntesen.
"Vi använde CRISPR-Cas9-tekniken, gensaxen, för att introducera mutationer i två gener som är viktiga för stärkelsesyntesen i asp", förklarar Wei Wang, postdoktor i Totte Niittyläs grupp och förste författare till studien. "De modifierade träden innehöll ingen stärkelse och absorberade upp till 30 procent mindre koldioxid, men tillväxten och biomassaproduktionen påverkades inte - åtminstone under de godartade förhållanden som träden upplevde i växthuset."
Forskarna använde sig av olika ljusförhållanden som kortare dagar eller låga ljusnivåer för att se hur de modifierade träden hanterar kolbristen som uppstår till följd av minskad fotosyntes. De modifierade träden visade dock inga tecken att deras beteende påverkades mer än icke-modifierade träd. Forskarna drog slutsatsen att lagring av stärkelse sker passivt i asp i kontrast till den ettåriga modellväxten Arabidopsis som är beroende av sina stärkelsereserver för normal tillväxt.
För att testa om asparnas fleråriga tillväxtstil kräver stärkelsereserver simulerade forskarna säsongmässiga odlingsförhållanden i växthuset. Tidigare publikationer har visat att stärkelse är viktigt för att knopparna ska kunna slå ut på våren när fotosyntesen är begränsad. Överraskande nog satte och öppnade de stärkelselösa asparna sina knoppar på samma sätt och vid samma tidpunkt som icke-modifierade träd.
"Det var slående för oss att se att aspar klarar sig så bra med bristen på stärkelse och inte behöver den för den årliga cykeln med perioder av tillväxt och vila", säger Totte Niittylä, universitetslektor vid SLU och gruppledare vid Umeå Plant Science Centre. "Resultaten tyder också på att behoven hos de växande vävnaderna i hög grad avgör hur mycket koldioxid träden tas upp. Detta är viktig kunskap när man ska uppskatta trädens kapacitet att ta upp koldioxid från atmosfären."
Wei Wang, Loïc Talide, Sonja Viljamaa och Totte Niittylä (2022) Aspen growth is not limited by starch reserves. Current Biology, https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.06.056