Sammendrag

Christel Munster

Knopp- og blomsterfall (absisjon) er prosessene som fører fram til at blader, blomster, frukter og frø kastes av planten, oftest fordi planten ikke lenger har bruk for dem. Det har stor økonomisk betydning når en plante kvitter seg med planteorganer på denne måten, fordi det ofte er den økonomisk viktige og interessante delen av planten som blir kastet, for eksempel frø hos korn- og oljevekster, frukt, bær eller blomster med prydverdi. I veksthusproduksjon der prydverdien reduseres ved tidlig knopp- og blomsterfall, blir plantene oftest sprøytet med holdbarhetsmidler (sølvthiosulfat – STS) før salg for å blokkere for den uheldige virkningen av aldringshormonet etylen.

Et overordnet mål i norsk veksthusproduksjon er å redusere bruken av kjemikalier. Forskning for å finne alternativer til kjemikalier for bedret holdbarhet er derfor et viktig bidrag til et bedre miljø og en mer bærekraftig veksthusproduksjon.

Det er mange faktorer som bidrar til absisjon. Miljøfaktorer slik som temperatur og daglengde bestemmer når bladene faller om høsten. Naturlig aldring induserer knopp- og blomsterfall, men kan bli fremskyndet av kjemikalier slik som etylen, kjent som aldringshormonet i planter. Tørke eller for mye vann kan forårsake både blad- og blomsterfall fordi plantene prøver å kvitte seg med unødvendige organer under stress. For at et planteorgan skal skilles fra stengelen, setter planten inn aktive tiltak. Signalmolekyler, for eksempel hormoner, må produseres og starte en serie med genuttrykk. Næringsstoffer blir trukket tilbake fra de aldrende plantedelene og enzymer som bryter ned celleveggene må begynne sin nedbryting på rett sted for å muliggjøre separasjon. Som et resultat av at celleveggene brytes ned, må det dannes et forseglende cellelag for å hindre infeksjoner og inngangsporter for sykdom før planteorganet kan felles i en aktiv prosess.

I julestjerne, som er modellplantene for våre studier, har vi utviklet en metode for å kunne indusere knoppfallet slik at knopp faller av etter en uke under vinterforhold. Dette gjør det mulig å studere forskjeller i genuttrykk og andre hendelser fra dag til dag gjennom denne ken, til knoppen faller av. Disse endringene ble studert ved hjelp av molekylære metoder ved å bruke en metode som kalles Differential Display (Forskjell i genuttrykk). Videre har vi sett på virkningen av å tilsette ulike plantehormoner slik som etylen, auxin, absisinsyre (ABA) og gibberelliner, som alle er viktige signal molekyler for plantenes vekst og utvikling. Vi fant også at det er svært viktig hvordan vi skjærer knoppen når vi skal indusere knoppfall, dersom dette blir litt for høyt (slik at blomsterorganene fremdeles er tilstede) eller litt for lavt (slik at 6 blomsterbunnen også er fjernet), vil vi ikke få så sikker induksjon som vi får der vi skjærer resist på riktig sted (tilnærmet 100 % induksjon).

Ved å tilsette hormoner, fant vi at gibberellin (GA3) forsinker absisjon med mer enn 20 dager sammenlignet med kontrollen. Absisinsyre (ABA) ser ut til å fremskynde prosessen i en slik grad at celleveggnedbrytingen ikke rekker å oppnå adskillelse i absisjonssonen før knoppen visner. Dermed blir det sittende en brun stump igjen på planten fra absisjonssonen og oppover. Etylen viste seg å ha en spesiell effekt ved at den initierer en separasjonssone på et nytt sted, langt høyere opp enn normalt. Vi viser i denne avhandlingen at hvor en absisjonssone dannes ikke nødvendigvis er forutbestemt, men kan induseres og flyttes til en ny posisjon.

De molekylære studiene ble utføret ved at absisjonssoner ble høstet en gang i døgnet fra den dagen knoppen ble indusert (Dag 0) og til den falt av (Dag 7). Genuttrykket ble studert ved at mRNA ble ekstrahert og cDNA ble laget Differential Display. Differential Display er en PCR basert metode og vi brukte 36 tilfeldige primersett som statistisk skulle dekke minst 75 % av genuttrykkene i planten. Gensekvensene som var uttrykt forskjellig gjennom alle dagene den uken knoppen forberedte absisjon ble klonet, sekvensert, sammenlignet med gensekvenser publisert i databaser og bekreftet ved hjelp av Real-Time RT-PCR (sann-tid RT-PCR). 11 gensekvenser ble identifisert som homologe til kjente sekvenser som immunophilin, UV-B-repressible (undertrykkende) protein, pol protein og et integral membran protein, enten ved oppregulering eller nedregulering. Vi isolerte og klonet også to gener fra Euphorbia pulcherrima, 18S og alfa tubulin. I tillegg til disse som var homologe til kjente sekvenser, fant vi 17 sekvenser som er uttrykt ulikt, disse er sannsynligvis ukjente gener med lite eller ingen homologi till kjente sekvenser i databaser per dato. Denne forskningen har gitt mye materiale for videre studier og forskningsprosjekter. Vi håper å kunne vise hva noen av de mest spennende sekvensene har nøkkelfunksjoner i absisjonsprosessen ved at de regulerer knopp- og blomsterfall i julestjerne og kanskje mer generelt for andre planter og planteorganer i tillegg. Funnet av kjente og hittil ukjente gener vil sammen med hormonstudiene kunne kaste nytt lys over hele prosessen. Et av hovedmålene våre er å kunne forstå så mye av hva som fører til knopp- og blomsterfall (113) at vi kan gi julestjernedyrkere bedre råd om hvordan dette kan unngås i fremtiden, eventuelt lage planter der viktige steg i prosessen er undertrykt på en måte som hindrer tidlig knopp- og blomsterfall.

Munster, C. 2006. On the flower abscission of poinsettia (Euphorbia pulcherrima Willd. Ex Klotzsch) - a molecular and plant hormonal study. (Om blomsterabsisjon i julestjerne [Euphorbia pulcherrima Willd. Ex Klotzsch] - et molekylært og plantehormontudium).
Norwegian University of Life Sciences (UMB), Ås, Norway, Doctor Scientiarum Thesis 2006: 2, ISBN: 82-575-0690-7, ISSN: 0802-3220




Oppdatert: 02.02.06
Utskriftsvennlig versjon : Arkiv : Tips en venn