Näringsåtervinning innan bladcellerna dör

Forskare vid Umeå Plant Science Centre har identifierat en metabolisk “punkt utan återvändo” som avgör när bladceller går vidare till celldöd. Enligt Umeå universitet är signalen kopplad till aminosyran arginin: så länge argininnivåerna är höga kan blad återhämta sig, men när nivåerna sjunker under en viss gräns blir processen irreversibel. Resultaten publiceras i tidskriften Nature Plants.

Varför tajmingen är viktig

När blad åldras (senescens) återvinner växten näringsämnen, bland annat kväve, som transporteras vidare för fortsatt tillväxt och överlevnad. Tajmingen blir särskilt betydelsefull vid miljöstress, exempelvis torka: om stressen upphör i tid kan växten återhämta sig, men vid långvarig stress kan bladen passera en gräns där återhämtning inte längre är möjlig.

Så genomfördes försöken

För att studera mekanismerna bakom bladens åldrande täckte forskarna enskilda blad av modellväxten Arabidopsis med aluminiumfolie. Det användes för att utlösa det återvinningsprogram som föregår celldöd.

Arginin stack ut i testerna

Forskarna undersökte bland annat så kallade “stay-green”-mutanter, som behåller sina gröna blad längre än normalt. Dessa mutanter hade tidigare visats ansamla ovanligt höga halter av aminosyror, vilket pekar på att exporten av näringsämnen fungerar sämre.

När olika aminosyror testades visade arginin en tydlig effekt. Enligt pressmeddelandet förblev blad som behandlades med arginin gröna betydligt längre än obehandlade blad, vilket tyder på att höga argininnivåer aktivt kan fördröja åldringsprocessen.

Transporten av arginin avgör övergången

Studien beskriver att åldrande blad normalt aktiverar transportsystem som sänker argininnivåerna. I stay-green-mutanterna aktiverades inte dessa transportsystem, vilket gjorde att arginin ansamlades. När forskarna återställde arginintransporten i mutantlinjerna återgick plantorna till ett normalt senescensförlopp.

Olivier Keech, universitetslektor vid Umeå universitet och senior författare till studien, säger i pressmeddelandet:

“Det verkliga genombrottet kom när vi såg att det räckte att återställa en fungerande arginintransport för att få mutantplantorna att återgå till ett normalt senescensförlopp.”

Möjlig betydelse för framtida grödor

Enligt Umeå universitet kan ökad kunskap om hur växter styr övergången från möjlig återhämtning till irreversibel celldöd på sikt bidra till grödor som behåller sin motståndskraft längre under ogynnsamma förhållanden.