Markus Schmid sitter vid sin dator och klickar fram ett par färgbilder av genförändrad backtrav för att förklara vad som är kärnan i hans nya forskningsprojekt. Först en frodig planta, som har drivits upp i växthus i 23 graders värme. Sedan en ytterst liten stackare, som har odlats under exakt samma förhållanden men sju grader svalare. Båda bär på samma arvsanlag men har vuxit i olika temperaturer.

Känslig för kyla

Det var en av Markus Schmids doktorander på Max Planck-institutet i Tübingen som för flera år sedan visade honom hur en mutant av backtrav utvecklades mycket sämre när den odlades i bara 16 graders värme.

”It’s something funny going on” sa doktoranden och fick Markus Schmid att kika lite närmare på plantorna.

– Jag är mycket tacksam för att hon var så observant. Det är inte många växter som reagerar så kraftigt på miljöförändringar. Frågan är vad det beror på. Vi hoppas att vi ska kunna förklara det.

Markus Schmid tog med sig frågeställningen till Umeå Plant Science Center, där han började bygga upp en ny forskargrupp 2015. Han är förvånad över att ingen annan har beskrivit fenomenet tidigare. Många laboratorier i världen använder backtrav som modellorganism och har om och om igen undersökt hundratals mutanter utan att hitta något temperaturspecifikt svar.

– Vi gjorde den här upptäckten för att vi sänkte värmen, men hur många andra mutanter har vi och andra forskare missat för att det var för varmt? Vi hittade en, men det kanske finns fler? Och vad betyder det?

Backtrav är ett ettårigt ogräs med en liten arvsmassa och kort livscykel. Plantan producerar mycket frön och är lätt att odla i stora mängder just för att den är så liten.

Den temperaturkänsliga mutanten som Markus Schmid studerar har fått namnet porcupine, det engelska ordet för piggsvin, på grund av dess taggiga utseende.

Växter kan till skillnad från människor och djur behålla förmågan att bilda nya organ under hela livet. De fortsätter att växa och kan snabbt rätta sig efter nya villkor.

– Plantor har en fantastisk förmåga att anpassa sig efter omgivningen. Mycket handlar om temperaturreglering.

Studerar arvsanlag och arvsmassa

Växter utvecklar nya organ från stamceller vid speciella vävnader, som kallas meristem. Arvsanlaget styr var de nya organen växer fram, men hur snabbt de bildas och vilken form de får kan variera. Luftens temperatur och andra miljösignaler påverkar plantans utseende och egenskaper. De molekylära mekanismerna i processen är dock inte helt klarlagda.

– Vi studerar hur temperaturförändringar påverkar tillväxt och utveckling. Vi kommer även att utföra mer omfattande analyser av både arvsanlagen och arvsmassan för att identifiera hittills okända regulatorer av organutveckling och anpassningsförmåga, berättar Markus Schmid.

Plantor i växthus utvecklas under ideala förhållanden av värme och näring. Ute i naturen är villkoren annorlunda. Där utmanas växterna av regn, torka, kyla och brännande sol.

– Vi skämmer bort våra plantor när vi odlar dem i växthus. Många av dem skulle antagligen inte klara sig ute i naturen.

Markus Schmid tycker att porcupines kraftiga svar på svalare luft väcker en mer generell fråga om hur plantor reglerar sina svar mot både värme och kyla. Om det finns ett system borde det gå i båda riktningarna.

– Vi börjar med att undersöka vad som händer med plantorna i lägre temperaturer, men vi kommer förstås också att titta på högre temperaturer. Backtrav har redan visat att den inte klarar av klimatförändringar särskilt väl. Den lider svårt redan i 30 graders värme. Den kommer att anpassa sig – men bara till en viss gräns. Ute i naturen kommer backtrav att bli utkonkurrerad av mer robusta arter.

Stark miljö för växtforskning

Markus Schmid läste biologi i München, där han disputerade i växtbiologi 1999. Efter två år som postdoktor vid Salk Institute i La Jolla i Kalifornien, USA, återvände han till Tyskland för att bygga upp en forskargrupp vid Max Planck-institutet i Tübingen. Han hade redan träffat sin sambo, som är svenska. När båda fick erbjudanden från Umeå universitet blev valet lätt.

– Jag hade många kolleger i Umeå, hade varit här och tyckte om atmosfären. Det är också en av de starkaste miljöerna för växtforskning i Europa.

Han kom till Umeå 2015 och kunde med hjälp av projektmedel från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse börja forska om vad som får en växt att blomma. Våren 2019 blev han utnämnd till Wallenberg Scholar. Det är ett femårigt program för att stödja några av de mest framgångsrika forskarna vid svenska universitet.

”Det känns fint att finansieringen är säkrad framöver. Scholars-anslaget ger gruppen en trygghet och kontinuitet.”

– Backtrav är en ganska okomplicerad planta. När vi har förstått hur den fungerar kan vi börja undersöka hur träd kan växa och anpassa sig efter klimatförändringar. Om vi kan beskriva de molekylära mekanismerna kan det ta oss hur långt som helst. Vi kommer förstås att tänka på möjligheten att söka patent, men vetenskapen kommer först.

Text Carin Mannberg-Zackari
Bild Magnus Bergström