Klar - ferdig - gå! Det er bra å komme seg ut av startgropa, også for trær. Men ikke for tidlig!  (Foto: Sherry Saye / Shutterstock / NTB scanpix)
Klar - ferdig - gå! Det er bra å komme seg ut av startgropa, også for trær. Men ikke for tidlig! (Foto: Sherry Saye / Shutterstock / NTB scanpix)

Hvordan vet trærne når de skal våkne om våren?

De kan se, føle og beregne tid. Nå har norske forskere vært med på å avsløre enda et av triksene trærne har for å overleve vinteren. 

Published

Trær kan tåle det utroligste.

Noen arter overlever nedkjøling med flytende nitrogen til minus 196 grader. Og den store hopen takler fint vintertemperaturer på minus 45.

Men bragden krever en plan. Forberedelser. Og ikke minst timing.

Når høsten kommer og faren for frost øker, må trærne sørge for at framtidas skudd beskyttes.

Treet slutter å vokse. Bladene felles. Og de sårbare vekstpunktene – der stamcellene som kan bli til nye blader og stengler bor – kapsles inn i en vinterknopp. Utenpå ligger knoppskjell som panser. Inni pumpes cellene fulle av frostvæske, så de ikke skal fryse i stykker.

Slik kan treet slumre igjennom måned etter måned med frost og snø. Bare for å våkne, akkurat idet vinteren slipper taket.

Det store spørsmålet er bare: Hvordan vet trærne når de skal kjøre i gang vårprogrammet?

Temperaturen i lufta kan lett lure den som ikke passer på. Det har jo vært målt over 12 grader i desember. Og hele 15 grader i februar. Å starte for tidlig er katastrofalt.

Hvordan unngår plantene det?

Sperrer for signaler

Forskere har lett etter svar på dette spørsmålet i mange tiår.

På 1960-tallet ble det klart at plantehormonet abscisinsyre (ABA) spiller en viktig rolle. Uten dette signalstoffet sover ikke knoppene lenge nok. Likevel har vitenskapen ikke kunnet svare skikkelig på hva ABA egentlig gjør.

– Vinterhvilen har vært et mysterium, sier professor Torgeir Rhoden Hvidsten fra NMBU. Han har vært med i et team av internasjonale forskere som nå endelig har funnet et svar. De publiserte nylig resultatene sine i det vitenskapelige tidsskriftet Science.

Forskerne klarte å vise at plantene faktisk blokkerer kommunikasjonen mellom cellene inne i vinterknoppen, slik at vekstsignaler ikke kommer fram.

– Hormonet ABA setter i gang produksjon av stoffet kallose, som tetter igjen kanaler som går mellom cellene i vinterknoppen, forteller Hvidsten.

– Og disse blokkeringene krever en lang kuldeperiode for å løse seg opp.

Først utpå våren åpnes kanalene på nytt, slik at cellene igjen kan motta beskjed om å vokse. Dermed vil altså lunefulle varmeperioder om vinteren ikke kunne narre knoppene til å sprette.

Genmodifisert osp

Professor Jorunn Elisabeth Olsen ved NMBU har selv forsket på trærnes vinterhvile i mange år, men hun har ikke vært med på denne studien.

Hun synes de nye resultatene er interessante. Det har tidligere vært en mistanke om at ABA gjør at kommunikasjonskanalene mellom cellene tettes igjen, men ingen har greid å vise at det virkelig er slik.  

Hvidsten og kollegaene har imidlertid klart å genmodifisere ospetrær. Dette er en vanlig teknikk for å finne ut hvordan et levende vesen virker. Ved å slå gener av eller på, kan man se hvilken rolle de spiller.

Forskerne modifiserte ospa slik at den ble ufølsom overfor ABA. Da så de at treet ikke lenger stengte kanalene med kallose. Da vil altså knoppene kunne sprette uten at treet har vært igjennom en lang periode med kulde.

Olsen påpeker likevel at mekanismen trolig ikke virker likt i alle trær.

Grantrær lager også kallose, men bruker den trolig på en litt annen måte enn ospa. Unge graner er ikke avhengige av å gå igjennom en lang periode med frost før knoppene kan sprette. (Illustrasjonsfoto: ANGHI / Shutterstock / NTB scanpix)
Grantrær lager også kallose, men bruker den trolig på en litt annen måte enn ospa. Unge graner er ikke avhengige av å gå igjennom en lang periode med frost før knoppene kan sprette. (Illustrasjonsfoto: ANGHI / Shutterstock / NTB scanpix)

Bartrær og løvtrær skilte lag for over 200 millioner år siden, og har med tida blitt ganske forskjellige.

– Unge granplanter trenger ikke noen kuldeperiode for å begynne å vokse igjen, selv om knoppsprett går raskere med kulde, sier Olsen.

Hun og kollegaer i Norge og Canada har nylig funnet ut at grana har andre måter å isolere knoppene i vintersøvn i tillegg til at de lager kallose.

Til sammen har trærne utviklet mange imponerende mekanismer til å takle utfordringene de står overfor.

Ser og føler

Olsen forteller at trærne har lyssensorer, ikke ulike lysreseptorene i øynene våre. Blader, grønne stengler og rotspisser kan se både rødt og blått lys og UVB-stråling. Dermed kan de oppfatte daglengden. Noen trær krever lange dager før knoppene kan sprette.

I tillegg kan trærne registrere temperatur. Mange mennesker har nok lagt merke til hvordan et par varme vårdager kan få undere til å skje i skogen.

Men hvorfor springer ikke trærne ut etter noen eksepsjonelt varme døgn i slutten av februar?

Trærne har heldigvis flere triks på lager. Plantene kan nemlig ikke bare oppfatte temperaturen. De kan også regne sammen hvor lenge det har vært varmt.

– Det akkumuleres en varmesum, sier Olsen.

– Dermed er det ikke så farlig om det kommer litt varme en stund.

Epigenetikk

Det som derimot kan være problematisk, er å hente frø fra trær i sør, og plante dem lenger nord. Morplanten som har laget frøet, har nemlig pakket med informasjon om klimaet. Dermed er det nye treet som vokser opp tilpasset miljøet i området. Men ikke et levested langt unna.

– Fenomenet ble oppdaget i frøplantasjer, forteller Olsen.

Man så at det var forskjell på hvor tøffe frøene var, og at dette ikke bare var avhengig av hvor mortreet opprinnelig kom fra. Når man flyttet mortrær lengre sør ble frøene mindre tøffe enn frøene fra nord selv om frøene kom fra trær med helt like gener.

Først lo folk av dette, for leveforholdene kunne jo ikke endre genene!  

I dag vet vi at observasjonene i granfrø var et viktig skritt mot oppdagelsen av epigenetikk.

Epigenetikken sier at leveforholdene riktignok ikke kan endre genene, men at de kan forandre måten genene er regulert på. Miljøet kan altså slå gener av eller på, og denne reguleringen kan følge med til neste generasjon.

Før vi visste noe om dette ble mange frø altså hentet fra sør og plantet i nord. Resultatet var frostskader om høsten og våren, fordi de nye trærne ikke var forberedt på at frosten kom så tidlig og varte så lenge.

Vet lite om gamle trær

Både Hvidsten og Olsen har bidratt til at vi i dag vet mer om hvordan trærne overlever vinteren. Men mye forskning gjenstår.

Hittil har det for eksempel vært svært vanskelig å genmodifisere gran på samme måte som ospa. Dermed er det også vanskeligere å finne ut hvordan plantehormoner som ABA virker i grantrær.

En annen sak er at nesten all den detaljerte forskningen på vinterhvile er blitt gjort på unge trær. Mye peker mot at eldre trær fungerer på en annen måte, sier Olsen.

– Vi ser for eksempel at gamle trær danner vinterknopper allerede ved sankthans. Men vi vet ikke noe om hvordan dette fungerer.

Her er det altså mange mysterier som skal løses før vi virkelig skjønner hvordan trærne takler den formidable utfordringen som vinteren utgjør.   

 

Referanse:

S. Tylewicz, A. Petterle, S. Marttila, P. Miskolczi, A. Azeez, R. K. Singh, J. Immanen, N. Mähler, T. R. Hvidsten, D. M. Eklund, J. L. Bowman, Y. Helariutta, R. P. Bhalerao, Photoperiodic control of seasonal growth is mediated by ABA acting on cell-cell communication, Science, mars 2018. Sammendrag.

Y. Lee, C. Karunakaran, R. Lahlali, X. Liu, K. K. Tanino & J. E. Olsen, Photoperiodic Regulation of Growth-Dormancy Cycling through Induction of Multiple Bud–Shoot Barriers Preventing Water Transport into the Winter Buds of Norway Spruce, Frontiers in Plant Science, desember 2017. Sammendrag.