Faktorer som reglerar rotbildning är evolutionärt bevarade

Många växter kan enkelt förökas genom att ta sticklingar. Avgörande är att den kapade växtdelen kan bilda rötter, en process som kallas adventiv rottillväxt. Sanaria Abbas Jaafer Alallaq visar i sin avhandling att några molekylära regulatorer som kontrollerar bildandet av adventivrötter liknar varandra i örtartade jämfört med vedartade växter såsom gran och poppel. Hon försvarar sina resultat vid Umeå universitet på torsdag den 3 juni.

Flera ekonomiskt och ekologiskt värdefulla trädarter är svåra att föröka via sticklingar eftersom deras sticklingar inte bildar rötter. Sanaria Abbas Jaafer Alallaq utförde sitt doktorsarbete i professor Catherine Bellinis forskargrupp vid Umeå Plant Science Centre, UPSC, och använde kunskap som Bellini och andra forskare förvärvat med modellväxten backtrav.

Hon jämförde dessa forskarrön med unga granplantor och poppelsticklingar. Det visade sig att initiering av adventivrötter regleras på liknande sätt i gran och poppel, åtminstone med avseende på nyckelfaktorerna solljus och växthormonerna auxin, cytokinin och jasmonat.

– Bildandet av adventivrötter är ett komplext utvecklingsprogram som styrs av en uppsjö av externa och interna faktorer inklusive växthormoner och solljus. De exakta molekylära mekanismerna bakom denna process är fortfarande i hög grad oklar, särskilt i träd. Men nu när arvsmassan av många träd är kartlagd är det möjligt att studera initiering av adventivrötter ur ett evolutionärt utvecklingsperspektiv, något vi tyckte var på tiden, säger Sanaria Abbas Jaafer Alallaq.

Till sina experiment odlade Sanaria Abbas Jaafer Alallaq granplantor från frön. Vid tre veckors ålder skar hon bort rötterna för att se under vilka förhållanden granplantor bildar adventivrötter. När granarna fick normalt vitt ljus utvecklades nästan inga adventivrötter, men under rött ljus bildade hundra procent av plantorna snabbt adventivrötter.

Sanaria Abba Jaafer Alallaq analyserade koncentrationen av växthormoner i snittytan hos avrotade granplantor och fann högre nivåer av växthormonerna cytokinin och jasmonat i de som odlats under vita ljusförhållanden.

– Dessa två växthormoner motverkar bildandet av adventivrötter även i backtrav medan auxin är känt för att stimulera bildandet av adventivrötter. Vi ville bättre förstå hur lik regleringen är på molekylär och genetisk nivå. Gran har fortfarande sina begränsningar att göra dessa studier i trots att dess arvsmassan är kartlagd. Det är därför vi tog med poppel i våra studier som i nuläget erbjuder många fler möjligheter att studera till exempel genreglering, förklarar Sanaria Abbas Jaafer Alallaq.

Sanaria Abbas Jaafer Alallaq jämförde hybridpoppel och hybridasp, två nära besläktade poppelarter med olika förmåga att bilda adventivrötter. Hon tog sticklingar från tre månader gamla växthusodlade träd och placerade dem i en näringslösning. Sticklingar av hybridpoppel bildade lätt adventivrötter, medan hybridaspsticklingar inte rotade sig under dessa förhållanden. Sanaria Abbas Jaafer Alallaq analyserade genuttrycket intill sticklingens snittyta och fann att många fler gener aktiverades i hybridpoppel än i hybridasp.

Hon identifierade många nyckelgener med en roll i auxinreglering ur hybridpoppel medan gener från biosyntes av jasmonat aktiverades i hybridasp.

– Detta bekräftade att auxin och jasmonat även i poppelsnitt har motsatta effekter på initieringen av adventivrötter och att åtminstone några av de underliggande regleringsmekanismerna bevarats under evolutionen. Våra grundforskningsresultat kan förhoppningsvis bidra till att förbättra adventivrotbildning i trädgårds- och skogsarter i framtiden, säger Sanaria Abbas Jaafer Alallaq.

Läs hela avhandlingen

Pressbild

Om disputationen:

Torsdagen den 3 juni försvarar Sanaria Abbas Jaafer Alallaq, Umeå Plant Science Centre, Institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln: Karakterisering av adventiva rotbildningar i poppel och gran.
Disputationen äger rum i Glasburen KBC klockan 10:00. Disputationen streamas via Zoom på grund av covid-19-restriktioner.
Fakultetsopponent är Carmen Díaz-Sala Galeano, Alcalás universitet, Madrid, Spanien. Huvudhandledare är Catherine Bellini.

För mer information, kontakta gärna:

Sanaria Abbas Jaafar Alallaq
Umeå Plant Science Centre
Institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå universitet
E-post: sanaria.alallaq@umu.se