Aspträd som har utsatts för repetitiv böjning växer snabbare

Studien publicerades igår i tidskriften New Phytologist. Forskare från Umeå Plant Science Centre (UPSC), ett samarbete mellan Sveriges lantbruksuniversitet och Umeå universitet, ledde studien och fick stöd av forskare från RISE (Sveriges forskningsinstitut), Umeå universitet och från Laboratory of Growth Regulators, ett samarbete mellan Faculty of Science, Palacký University, och Institute of Experimental Botany, Czech Academy of Sciences.

Det är sedan länge känt att växter anpassar sin tillväxt och utveckling när de utsätts för kontinuerlig mekanisk stimulering, som till exempel av vinden. Träd som upprepade gånger böjs av vinden tenderar att bli kortare och robustare för att skydda sig mot den mekaniska påfrestningen. Forskargruppen kring Ewa Mellerowicz, gruppledare vid UPSC och professor vid SLU, fick ett oväntat resultat när de utsatte aspträd för återkommande böjning.

- Vi använde ett automatiserat transportbandsystem som flyttade unga aspar och applicerade böjningsspänning när bandet rörde sig. Särskilt när bandet började accelerera och när det stannade upplevde träden lågintensiva stamflexioner i flera riktningar, förklarar János Urbancsok, försteförfattare till artikeln och tidigare postdoktor i Ewa Mellerowicz:s grupp.

Hans kollega Evgeniy Donev, postdoktor i samma grupp och delad försteförfattare till artikeln, tillägger:

- Jämfört med kontrollträd, som växte på ett icke-rörligt band intill, växte de böjda träden snabbare med ökad stamdiameter och rottillväxt. Liknande effekter har tidigare observerats hos böjda eller vidrörda växter, men vi blev förvånade över att även stamlängden och bladytan ökade. Detta har inte rapporterats tidigare.

Forskarna spekulerade i att en längre stam och större blad kan ha främjats av vibrationer i samband med växternas skakningar när transportbandet abrupt accelererade och bromsade in. De visste från andra studier att vibrationer från till exempel ljud kan stimulera tillväxt i allmänhet. Därför fortsatte de att gräva djupare för att se om de kunde hitta fler paralleller eller skillnader i responsen på vibrationer eller annan mekanisk stimulering såsom böjning eller beröring.

Först analyserade de egenskaperna av träet som bildas under mekanisk påfrestning, till exempel när stammen böjs. De upptäckte att denna ved innehöll mer cellulosa och att den bildade gelatinösa fibrer, liknande de träfibrer som bildas på ovansidan av ett böjt träd. Dessa fibrer var mycket lättare att omvandla till socker, vilket gör den typen av trä intressant för produktion av biobränsle.

I nästa steg sökte forskarna efter skillnader i genaktivitet och växthormonkoncentrationer. Växthormoner är lågkoncentrerade tillväxtreglerande föreningar som är delaktiga i stressresponser, särskilt vid anpassning till förändringar som induceras av jordens gravitation som uppstår under böjning. De flesta förändringarna i genaktivitet och växthormonkoncentration var i linje med tidigare resultat, men forskarna upptäckte också något nytt: förändringar i ämnesomsättningen av polyaminer.

- Vi är fortfarande inte säkra på hur vi ska tolka dessa resultat. Polyaminer spelar en viktig roll i regleringen av växters tillväxt och utveckling, men också i stressreaktioner. Det kan vara så att polyaminer inte har analyserats i tidigare studier, eller att de endast induceras av vibrationer och inte av böjning eller andra former av stimulering genom gravitation. Dessa frågor måste besvaras i framtida studier, men vi anser att vår studie ger nya och viktiga insikter i mekanobiologin hos högre växter, vilket kan leda till praktiska tillämpningar som till exempel för växtodlingsmetoder, säger Ewa Mellerowicz.