Miért vár évtizedeket a lucfenyő az első tobozokkal?

Egy almafa néhány év alatt termőre fordulhat, az európai lucfenyő azonban egészen más időléptékben él. A fiatal fa akár 20–25 évig is növekedhet anélkül, hogy egyetlen tobozt hozna, és a szaporodóképesség elérése után sem feltétlenül terem minden évben.

Svéd kutatók most minden korábbinál részletesebben vizsgálták meg, mi történik a lucfenyőben akkor, amikor egy egyszerű hajtás fejlődése megváltozik, és megkezdődik a toboz kialakulása. A kutatás során egy eddig le nem írt, DAL55 nevű gént is azonosítottak, amelynek aktivitása szorosan együtt változott a fejlődő toboz kialakulásával.

A felfedezés nemcsak egy több évtizedes biológiai rejtély megértésében segíthet. Hosszabb távon az erdészeti nemesítés számára is fontos lehet, hiszen a lucfenyő rendkívül lassú szaporodási ciklusa jelentősen megnehezíti az új, például a változó éghajlathoz jobban alkalmazkodó fajták létrehozását.

Több mint húsz évig „fiatal” maradhat

Az európai lucfenyő (Picea abies) Észak- és Közép-Európa egyik meghatározó fenyőfaja. Az emberi időérzékhez képest azonban rendkívül lassan éri el szaporodási érettségét.

A természetes lucfenyőknél jellemzően 20–25 éves fiatalkorról beszélhetünk, mielőtt megjelennek az első tobozok. Más környezeti feltételek között ez még hosszabb is lehet. Miután a fa eléri a szaporodóképes kort, a jelentősebb toboztermés sem feltétlenül ismétlődik évente: a lucfenyőnél többéves ciklusok jellemzőek.

Ez biológiai szempontból logikus stratégia. A szaporodás jelentős mennyiségű energiát és tápanyagot igényel, így egy hosszú életű fafaj számára előnyös lehet, ha először megfelelő méretet és erőforráskészletet épít ki, és csak később fordít nagyobb energiát az utódok létrehozására.

Génről génre térképezték fel a toboz születését

A KTH Királyi Műszaki Egyetem és a Svéd Agrártudományi Egyetem kutatói egy térbeli módszert alkalmaztak.

Ennek segítségével nemcsak azt tudták meghatározni, hogy egy adott időpontban mely gének aktívak, hanem azt is, hogy a fejlődő növényi szövet pontosan mely részében kapcsolódnak be.

A kutatók augusztusban, szeptemberben és októberben összesen 88, mindössze 10 mikrométer vastagságú metszetet elemeztek. Így lépésről lépésre követhették végig azt az időszakot, amikor a hajtás fejlődési programja fokozatosan átvált a szaporodáshoz szükséges struktúrák kialakítására.

Egy eddig ismeretlen génre bukkantak

Az elemzés során különösen érdekesnek bizonyult egy DAL55-nek elnevezett gén.

Augusztusban még alig mutatott aktivitást, szeptemberben és októberben azonban egyre erőteljesebben működött, miközben kialakultak a toboz jellegzetes részei.

A DAL55 egy olyan géncsaládhoz tartozik, amelynek tagjai fontos szerepet játszanak a növények szaporítószerveinek fejlődésében. A kutatás egyelőre nem bizonyítja pontosan, milyen feladatot végez a gén, ehhez további kísérletekre lesz szükség. Az aktivitásának helye és időzítése azonban arra utal, hogy szerepet játszhat a toboz szerkezeteinek kialakulásában.