Frögroningen och vintern

Ettåriga växter (s.k. annueller) vissnar i slutet av tillväxtsäsongen, och följande års tillväxt är helt och hållet beroende av de frön som bildats under sommaren. Många ettåriga växter har ändå två olika strategier vad gäller groningstidpunkten. Ettåriga växter vars frön gror på hösten är höstgroende annueller. Ur dessa frön utvecklas en liten bladrosett som övervintrar. Ettåriga växter vars frön övervintrar och gror först på våren kallas vårgroende annueller. I båda fallen sker blomningen och bildningen av nya frön under en sommar. Sådana här höst- och vårgroende frön finns till exempel hos penninggräset (Thlaspi arvense), och båda strategierna för frögroning finns ofta i samma population.

Peltotaskuruohon taimia itämiskokeessa, kuva: Timo Saarinen.

 

I och med klimatuppvärmningen blir milda vintrar allt mer allmänna. Milda vintrar kan vara både till nytta och skada för de ettåriga växterna. Ifall en mild period infaller under vintersäsongen, kommer frögroningen att starta hos de vårgroende annuellerna, och de annueller som övervintrar med en bladrosett (de höstgroende annuellerna) kan starta sin tillväxt för tidigt. Skador kan uppkomma ifall den milda perioden åtföljs av kyla. Å andra sidan kan de annueller som övervintrar i form av en bladrosett dra nytta av den milda perioden under vintern, ifall deras fotosyntes snabbt kan aktiveras. 

Vi klargjorde experimentellt hur milda perioder under vintern inverkar på penninggräsets övervintring. Frön som insamlats från naturliga populationer planterades i krukor under hösten. Ungefär hälften av fröna grodde redan under hösten. Både de frön som redan grott och de frön som övervintrar i marken lämnades utomhus på ett försöksväxtområde under vintern. Hälften av de växtindivider som startat sin tillväxt på hösten och hälften av de frön som ännu inte grott, hämtades under mitten av vintern in till tillväxtskåp i laboratoriet för 8 dygn.  Tillväxtskåpen hade +10°C/+5°C:s temperatur (dag/ natt) och 6 timmars dagslängd. Med dessa förhållanden försökte vi efterlikna en mild period under vintern. Under denna experimentella milda period grodde inte de vårgroende annuellerna, det vill säga denna värmebehandling räckte inte till för att avsluta frödormansen (frövilan) hos dessa. Däremot aktiverades de höstgroende individernas (bladrosetternas) fotosyntes genast. Fotosyntes under vinterns milda perioder kan vara till nytta eftersom de socker som bildas förbättrar växtens köldhärdighet och försnabbar tillväxtstarten under våren.     

Efter den experimentella korta milda perioden återbördades växterna/ fröna i sina krukor tillbaka ut för fortsatt övervintring. I slutet av därpå följande sommar samlades frön in både av de växtindivider som övervintrat utomhus hela vintern, och av de som genomgått den experimentella milda perioden i tillväxtskåp under vintern. Experimentets intressantaste resultat kunde uppnås då vi följde med denna följande generations individers groning under hösten. Ifall moderväxten hade genomgått en mild period i tillväxtskåp (antingen som bladrosett eller som frön), grodde en mindre del av fröna från dessa plantor under hösten, jämfört med frön av sådana moderindivider som tillbringat hela vintern utomhus (utan en experimentellt mild period).

Vinterns milda perioder inverkar alltså på groningen i följande generation, på så sätt att andelen av vårgroende annueller ökade. Forskningsresultaten visar att relativt små förändringar i vinterklimatet kan ha en betydande inverkan på ettåriga växters övervintring. Eftersom växternas dödlighet i försöket var mycket låg, kan inte de uppnådda skillnaderna förklaras på basen av skillnader i växternas ”fitness” (genetisk anpassning till miljön) i olika övervintringsförhållanden, vilket skulle ha kunnat leda till att de mindre anpassade individerna skulle ha gallrats bort genom naturligt urval. Resultatet kan förklaras via s.k. epigenetisk nedärvning, som innebär nedärvning av genkontrollen (förändringar i genuttryck eller fenotyp) utan att nedärvningen sker på basen av förändringar i DNA-sekvensen.

LITTERATUR

Saarinen T., Lundell R., Åström H. & Hänninen H. 2011. Parental overwintering history affects the responses of Thlaspi arvense to warming winters in the North. –Environmental and Experimental Botany 72: 409–414.