Tre forskare knutna till Umeå Plant Science Centre har hittat en nyckelsignal för att undvika celldöd i växter under stress.
– Dagens växter är inte genetiskt förberedda för att överleva extrem värme och långa perioder av torka. Till exempel under den varma sommaren 2018 dog miljontals träd bara i Sverige på grund av torka, påpekar Olivier Keech, ledare för projektet.
Det handlar om den genetiskt programmerade bladsenescensen (när ett blad gulnar), som gör det möjligt för växten att återvinna molekyler från åldrande och skadade blad. Innan ett blad dör återvinner växten näringsämnen, till exempel kväve, som transporteras till växtens andra delar.
För att öka möjligheten för växten att återhämta sig när torkan upphör, gäller det att hålla åldrande blad vid liv tillräckligt länge för att hinna transportera näringsämnen till resten av växten. Annars kan bladcellerna, vid långvarig torka, passera punkten när återhämtning inte längre är möjlig.
Som en signal
Forskarna har visat att när aminosyran arginin ackumuleras i cellens cytosol, det vill säga vätskan som finns i cellen, har det en positiv signaleffekt mot celldöd.
Med höga nivåer av arginin är det fortfarande möjligt att växten återhämtar sig. Låga argininnivåer tolkar cellerna som att återvinningen av näringsämnen är avslutad och växten startar då processen mot bladdöd.
– Genom att reglera det cytosoliska argininet med hjälp av olika molekylära tekniker skulle det gå att kontrollera ‘point of no return’, det vill säga den punkt när cellerna inte längre kan återhämta sig utan dör, förklarar Olivier Keech.
Rädda växter
Det är också den mekanismen som skulle kunna rädda växter efter en stressig period, till exempel långvarig torka.
Med Umeåforskarnas upptäckt skulle man kunna modifiera innehållet av arginin under celldöd och på det sättet förlänga möjligheten för cellerna i växten att överleva stressen.
– Förstår man hur växterna dör, förstår man också hur de kan överleva. Det är oerhört viktig forskning, så det finns många forskare i världen som försöker förstå de molekylära mekanismerna som påverkar celldöd, men de har inte exakt samma forskningsstrategi, säger Olivier Keech.