SLU-nyhet

Thomas Wieloch vill släppa på bromsen för fotosyntesen

Publicerad: 12 juli 2023
Porträttbild av Thomas Wieloch framför en blå-grå bakgrund

Formas, det statliga forskningsrådet för hållbar utveckling, har tilldelat Thomas Wieloch, postdoktor vid UPSC och SLU, ett mobilitetsstöd för forskare tidigt i karriären. Han kommer att undersöka vilka processer som hindrar kolupptag i vete och försöka identifiera möjliga sätt att förbättra produktiviteten. Projektet sker i samarbete med hans nuvarande handledare Totte Niittylä och med Alex Sessions från California Institute of Technology.

Grattis till mobilitetsstödet! Ser du fram emot att påbörja ditt projekt?

Tack! Absolut! Det här är nästa steg i min akademiska karriär. Förutom att utveckla min egen forskning, som jag gjorde redan tidigare, kommer jag nu också hantera projektmedel. Ett stort ansvar som jag inte har haft tidigare. Jag är mycket tacksam mot Formas för deras förtroende och stöd.

Du planerar att identifiera processer som hindrar fotosyntes och kolassimilering i C3-växter med fokus på vete. Varför valde du att arbeta med vete?

Jag vill arbeta med vete eftersom vete är en extremt viktig gröda, både nationellt och globalt. Det är faktiskt en av de så kallade "tre stora" spannmålsgrödorna i världen, vilket innebär att den bidrar väsentligt till kosten för flera miljarder människor. Enligt min uppfattning är detta mycket goda skäl att försöka förstå hur denna växt fungerar på metabolisk nivå och att förbättra den.

Varför är det viktigt att identifiera processer som hindrar fotosyntesen?

I slutändan handlar mitt projekt om att släppa på bromsen för fotosyntesen. Biokemiska matematiska modeller tyder på att växter vanligtvis inte uppnår sin fulla fotosyntetiska potential. Jag tror att identifieringen av hämmande processer kan ligga till vetenskaplig grund för att optimera fotosyntesen genetiskt, och detta har en enorm potential för att förbättra jordbruksproduktiviteten och livsmedelsförsörjningen.

Du planerar att arbeta med stabila isotoper som är naturligt förekommande, icke-radioaktiva former av ett kemiskt grundämne som ofta används som spårämnen i biologiska system. Hur kan isotopteknik bidra till att förstå fotosyntes och kolassimilering i växter, särskilt i C3-växter?

Stabila isotoper kan berätta för oss hur växter utnyttjar sina resurser. Med hjälp av isotopteknik kan vi få information om var i ett metaboliskt nätverk resurser går förlorade eller var de inte används på bästa möjliga sätt. Detta gäller inte särskilt för C3-växter, utan för växter i allmänhet.

För närvarande arbetar du som postdoktor i Totte Niittyläs grupp vid UPSC och planerar att fortsätta där under projektets första två år. Varför valde du att söka dig till UPSC och Totte Niittyläs grupp i första hand och hur kommer gruppens expertis att bidra till ditt forskningsprojekt?

UPSC är en av de starkaste forskningsmiljöerna inom experimentell växtbiologi i Europa. Här finns utmärkta forskargrupper som täcker ett brett spektrum av ämnen och är mycket välutrustade med i princip allt jag behöver för att genomföra mina experiment. Medan jag är ganska kompetent på att modellera biokemiska processer baserat på isotopdata, har Totte Niittyläs grupp lång erfarenhet av att genomföra isotopspårningsexperiment och biokemiska analyser, vilket innebär att våra kompetenser kompletterar varandra på ett mycket bra sätt. Dessutom är Totte Niittylä mycket stödjande, och det gör stor skillnad, särskilt för en forskare tidigt i karriären. Han gör allt för att hjälpa mig att utveckla min karriär, och jag är oerhört tacksam för det.

Det tredje och fjärde år av ditt projekt planerar du att tillbringa med Alex Sessions vid California Institute of Technology i Pasadena. Vad hoppas du få lära dig i hans grupp och hur kommer det att gynna ditt projekt?

Alex Sessions grupp arbetar med att lösa mycket utmanande problem inom området stabila isotoper som många andra grupper till synes tenderar att hålla sig borta från. Nyligen utvecklade hans grupp programvara för modellering av isotopförändringar i komplexa nätverk. Jag anser att denna programvara utgör ett viktigt genombrott eftersom den gör det möjligt att på ett enkelt sätt uppskatta kolflöden baserat på isotopdata från naturliga förekomster. Förr eller senare kommer alla som forskar med stabila isotoper att vilja implementera dessa programvarufunktioner i sin forskning för att få bästa möjliga resultat, och jag vill ligga i framkant i denna utveckling. Jag har stor respekt för den här gruppens engagemang för att flytta fram gränserna.

Varför valde du att söka Formas mobilitetsbidrag för forskare tidigt i karriären?

Formas erbjuder ett bra paket med mobilitetsbidrag. Detta paket gör det möjligt för unga forskare att självständigt utveckla sin egen forskningslinje och besöka forskningsmiljöer utanför Sverige där de kan lära sig nya metoder, utöka sitt forskningsnätverk och bli inspirerade av vad andra gör. Paketet inkluderar inte bara forskarens lön, utan täcker också extra levnadskostnader för den tid som spenderas vid forskningsinstitut utanför Sverige, projektrelaterade kostnader, pensionsförmåner och så vidare. Sammanfattningsvis erbjuder Formas forskare i början av karriären ett helt rättvist ramverk för att främja sin karriär.

Har du några tips till andra forskare tidigt i karriären som ansöker om liknande bidrag?

Jag känner mig inte helt bekväm med att ge råd om vad man ska göra för att få ett forskningsanslag eftersom min erfarenhet är fortfarande ganska begränsad. Jag tror dock att det som hjälpte mig var en längre lista av publikationer med mig som förstaförfattare och korresponderande författare som visar att jag framgångsrikt och självständigt har slutfört forskningsprojekt tidigare. Jag har också försökt se till att mitt föreslagna projekt tydligt tar upp samhällsbehov och bad Totte Niittylä, Alex Sessions och vår enhet för externfinansiering om råd när jag utvecklade min ansökan, vilket jag tror gjorde den mycket mer konkurrenskraftig.

Projekttitel: Släpp bromsarna på fotosyntesen – Identifiering av processer som hindrar fotosyntesen i veteblad med banbrytande isotoptekniker

Mer information om Formas Mobilitetsstöd för forskare tidigt i karriären

Fakta:

Vad är C3-växter?

Växter har utvecklat olika fotosyntesmetoder för att ta upp och fixera kol under fotosyntesen. De allra flesta - cirka 85 procent av alla växter på jorden - använder C3-processen som fått sitt namn efter sin första produkt, en molekyl med tre kolatomer. I C3-fotosyntesen kan det bifunktionella enzymet rubisco binda antingen koldioxid eller syre från atmosfären till organiska molekyler. Inkorporering av syre resulterar i fotorespiration, en process som orsakar stora kolförluster, och det finns flera andra andningsprocesser som orsakar ytterligare förluster. Sammantaget anses C3-fotosyntesen av många vara jämförelsevis ineffektiv.

Hur kan stabila isotoper hjälpa oss att förstå fotosyntesen?

Stabila isotoper är de icke-radioaktiva atomarterna av ett givet kemiskt grundämne. Deras kärnor innehåller samma antal protoner men olika antal neutroner. Därför har olika stabila isotoper av ett kemiskt grundämne olika massa. Till exempel är 12C en jämförelsevis lätt kolisotop som innehåller sex protoner och sex neutroner, medan 13C innehåller ytterligare en neutron och är därför tyngre. Dessutom bildar tyngre isotoper starkare bindningar med andra atomer. Dessa fysiska skillnader leder till isotopförändringar i växtföreningar eftersom kolflödena varierar under växternas tillväxt. Forskare analyserar dessa isotopförändringar för att lära sig hur växter anpassar sina kolflöden, till exempel som svar på miljöförändringar.

Forskare använder stabila kolisotoper även i så kallade isotopspårningsexperiment. I dessa experiment odlas växter i kammare som från början innehåller normal luft där koldioxiden endast innehåller mycket lite 13C. Luften i dessa kammare ersätts sedan med luft som innehåller koldioxid som är mycket 13C-anrikad. När växterna tar upp koldioxiden byggs 13C in i växtföreningarna. Genom att analysera hur snabbt och var 13C tas upp kan forskarna uppskatta växternas kolflöden.