Varför tar det decennier för granar att fortplanta sig? Genetisk studie ger nya ledtrådar

I en ny studie , som kan få stor betydelse för skogsindustrin, presenterar forskare vid KTH en genetisk karta som ger nya insikter i hur granen övergår från vegetativ till reproduktiv utveckling. I samarbete med Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) har forskarna tagit fram en genatlas som visar var och när olika gener är aktiva under kottarnas utveckling, samt identifierat nyckelgener som är involverade i processen.

Forskarna upptäckte dessutom en tidigare okänd gen som fått namnet DAL55.

Granens enorma arvsmassa och långa livscykel gör att arten är mycket svår att studera på molekylär nivå. Den juvenila fasen kan vara i mer än 25 år, och därefter producerar träden kottar relativt sällan, ungefär vart tredje till femte år. Trots granens stora ekologiska och ekonomiska betydelse som källa till virke, byggmaterial, papper och andra skogsprodukter finns därför fortfarande många obesvarade frågor kring kotteutvecklingen.

I sin banbrytande studie använde forskarna en teknik som utvecklats på KTH, så kallad spatial transkriptomik. Metoden gör det möjligt att se vilka gener som är aktiva i en vävnad och exakt var aktiviteten sker.

- Tekniken gör det möjligt för oss att studera uttrycksmönstren för samtliga gener samtidigt, säger Stefania Giacomello , docent vid institutionen för genteknologi på KTH och forskare vid SciLifeLab.

Metoden har kommersialiserats under namnet Visium av företaget 10x Genomics och användes för att analysera genuttryck i extremt tunna snitt av kottevävnad från gran. Snitten var endast 10 mikrometer, eller 0,01 millimeter, tjocka.

Det omedelbara målet var att öka förståelsen för kotteutvecklingen hos gran, men arbetet berör också en större evolutionär fråga: Är vissa av de genetiska mekanismer som styr fortplantningen hos blomväxter, till exempel äppelträd, nedärvda från en mycket äldre gemensam anfader som blommande växter delar med kottbärande träd som gran?

- Resultaten förbättrar vår förståelse av de evolutionära processer som bidrog till utvecklingen av alla nu levande fröväxter, inklusive både blomväxter och barrträd, säger Jens Sundström, forskare inom växtbioteknik vid SLU.

Han menar att forskningen ger svar på frågor som är särskilt relevanta för skogsbruksberoende ekonomier, som Sverige och Finland, där granen utgör en grundpelare för sektorn.

Enligt Stefania Giacomello kan resultaten också hjälpa förädlare att utveckla granvarianter som är bättre anpassade till ett förändrat klimat.

- Genom att lära oss mer om de molekylära mekanismer som reglerar kottebildningen hoppas vi kunna påskynda förädlingsarbetet och underlätta produktionen av klimatanpassade granplantor för skogsägare runt om i landet, säger Stefania Giacomello.

David Callahan