Är det möjligt att vaccinera plantor mot torkstress och insektsskador? Ja, menar forskare vid KTH. Forskningsgrenen epigenetik skapar nya vägar att styra trädens inre egenskaper så att deras eget försvar kan aktiveras. Naturligt och miljövänligt.
Forskare vid Skolan för bioteknologi, KTH, har under flera år samarbetat med Högskolan Dalarna kring försvarsaktivering i skogsplantor. Forskningen syftar till att hitta sätt att aktivera plantornas eget försvar mot insektsangrepp eller torkstress. Epigenetik spelar en viktig roll i denna aktivering.
Epigenetiska förändringar skiljer sig från genetisk modifiering eftersom det inte handlar om att byta ut eller lägga till gener utan att i stället slå på eller av de gener som redan finns i växten. I en växt- och djurcell finns mängder med gener som i normala fall är inaktiva. En miljöstörning eller annan förändring kan dock göra dessa gener tillgängliga och redo att koda för de proteiner som växten eller djuret behöver för att försvara sig. Störningen kan vara till exempel torkstress eller angrepp av en skadegörare. De epigenetiska förändringarna kan bäras vidare i cellen som ett "minne", som också kan skrivas om och suddas ut.
Positiva försöksresultat
I projektet behandlas frön och unga plantor med olika naturliga substanser som redan finns i växterna, kemiska ämnen som finns i stressade och skadade plantor, varav en del är kända som signalsubstanser. Några av de testade behandlingarna har visat sig påverka plantornas känslighet för snytbaggeangrepp och torka. Effekterna har suttit i åtminstone det första året.
– Vi vet i dagsläget inte hur långvariga effekterna är, och det är inte säkert att de epigenetiska förändringarna följer med trädet under hela dess livstid. När det gäller försvar mot snytbagge och torka vet vi dock att det är plantstadiet som är det känsliga. Kan vi stärka försvaret under de första åren kan vi få plantorna att överleva bättre, säger Torkel Berglund som är en av bioteknikforskarna i projektet.
Behandling av frön skulle kunna vara ett enkelt och billigt sätt att aktivera försvaret, eftersom endast små mängder substanser går åt, och sådd och odling sker på vanligt sätt. Anna Ohlsson forskar inom projektet. Hon säger:
– Hur behandlingen görs är viktigt, inte bara vilket ämne som används. Ett exempel är hur lång tid som går mellan fröbehandling och sådd.
Ljusbehandling i plantskolan
Växternas försvar kan också påverkas av ljus. Forskargruppen har testat effekterna av UV-ljus. När en planta sätts ut i fält drabbas den av en ljuschock, som bland annat kan bero på avsaknaden av UV-ljus vid växthusodling. UV-B-strålning är ju en naturlig del av dagsljuset och växterna har anpassat sig till det.
– Vi tror att UV-B-exponering är en naturlig grundstress, som naturen lärt sig att hantera, och som är generellt viktig för aktivering av många försvarsfunktioner hos växter, säger Anna Ohlsson.
UV-ljus i kontrollerad dos i plantskolan skulle kunna trigga igång plantornas eget försvar mot den hårda verklighet de möts av vid utplantering. I en nyligen publicerad artikel har gruppen visat att UV-B-exponering av inomhusodlade granar leder till avgivning av en viss typ av flyktiga terpener, sådana som är kända för att ha en avskräckande effekt på snytbaggar. Behandlingen gav också en generell epigenetisk effekt, vilket kan spela en roll i aktiveringen av växtens försvar.
Effekten av UV-B i gran påminner bl.a. om effekten av jasmonatbehandling på barrträd. Det finns resultat som pekar på att jasmonatbehandling av växter kan påverka epigenetiska processer.
Forskargruppen på KTH arbetar inte bara med skog, utan också med jordbruksväxter. Det handlar om grundläggande försvarspotentiering hos växter. Gruppen har också ett starkt intresse för miljötoxikologi, vilket bl.a. speglas i att de ansvarar för kursen i miljötoxikologi på KTH. Man hoppas kunna jobba vidare med nya frågor där epigenetiken knyts ihop med forskningen om skogsplantor och förhoppningsvis bidrar till ett miljövänligt skogsbruk.
Anna Ohlsson (till vänster) och Torkel Berglund (till höger). Med på bilden är också Anna Wamstad, medarbetare i labbet på KTH. Foto Anders Lindström.
