Planteforsvar under arktiske lysforhold
Økte temperaturer i subarktiske og arktiske områder som følge av klimaendringene, spesielt i Skandinavia, gjør at vi kan forvente en økning i landbruket og avlingene i disse områdene. Samtidig vil patogener og skadedyr redusere avlingene igjen, ettersom klimaendringene også vil fremme spredningen av slike organismer i disse områdene. Dette betyr at det klimaendringsinduserte tapet av tidligere jordbruksarealer i sør sannsynligvis ikke vil bli kompensert av nye arealer i nord. Tvert imot kan nye invaderende skadegjørere gjøre større skade enn lokalt forekommende skadegjørere. Dette scenariet kan imidlertid vise seg å være feil. En rekke studier viser at plantenes innebygde kjemiske forsvar øker med økende breddegrad, og dermed også deres motstandskraft mot skadegjørere. Årsaken til dette er ukjent. Vi mistenker at daglengden om sommeren på høye nordlige breddegrader spiller en viktig rolle. Den kan ha en positiv innvirkning på den lysavhengige akkumuleringen av plantehormonet jasmonat. Dette plantehormonet sørger for økt syntese og akkumulering av kjemiske forsvarsstoffer, noe som gir plantene større motstandskraft. Vårt prosjektet prøver å avdekke disse sammenhengene.
Feltstudier med naturlig voksende blåbær (ville former av blåbær; Vaccinium myrtillus L.) under arktiske sommerforhold i Norge (Tromsø: 69° N), inkludert en langvarig periode med 24 timers solskinn, sammenlignet med planter som vokser i Tyskland (Jena: 50° N), vil vise hvordan slike lysforhold påvirker plantenes forsvarssystem. Omfattende analyser inkluderer fenotypiske bladegenskaper, målrettet bestemmelse av fytohormoner, ikke-målrettet metabolomikk, transkriptomikk og kontrollerte behandlinger med planteetere. Dette vil gi innsikt i mekanismene for lysavhengig forsvarsregulering hos blåbær. Kunnskap om de underliggende molekylære og fytokjemiske prosessene kan bidra til å øke motstandsdyktigheten til mange planter og kan ha en transformativ innvirkning på planter generelt og jordbruk av avlinger spesielt.
Hva vi planlegger å gjøre
For å studere hvordan arktiske sommerlysforhold påvirker forsvarskapasiteten til planter dyrket i nordområdene mot nåværende og invasive planteetere, vil vi kombinere eksperimentelle laboratoriestudier med feltstudier. Sistnevnte vil bli utført på to steder, det ene i Tromsø, Norge, og det andre i Jena, Tyskland. Den valgte planten er den holoarktiske busken blåbær (Vaccinium myrtillus L.). Blåbær vokser naturlig i begge land.
I et gjensidig transplantasjonseksperiment vil vi først overvåke hvordan blåbærplantene klarer seg i felten, dyrket under de samme lysforholdene i Jena og Tromsø. Parallelt vil vi også overvåke vær- og lysforholdene i omgivelsene.
Deretter vil vi analysere og sammenligne fytohormoner, metabolitter og transkriptomforandringer i disse plantene. Bruk av moderne teknikker som LC-MS/MS for metabolomikk og RNAseq for transkriptomikk er ideelle eksperimentelle tilnærminger.
- For det tredje vil vi, basert på de oppnådde resultatene, utføre en serie eksperimenter med kontrollerte angrep av planteetere under ulike lysforhold og analysere forsvarsresponsene ved hjelp av målrettede metabolomikk- og genuttrykksanalyser.
