Det adaptive potensialet i epigenetisk regulering av vekstrytme hos gran

I bioøkonomien har skog en viktig rolle som råstoff til industri, bærekraftige produkter, og som lager for CO2. Rask og sikker oppbygningen av tømmer- og biomasseressursen forutsetter at trærne er klimatilpasset. Klimatilpasningen er tett knyttet til trærnes fenologi (vekststart og vekstavslutning) i forhold til årstidene. Med varmere klima må vi forvente at vekstsesongen forlenges med fler uker og potensialet for skogproduksjon øker. Trærne kan imidlertid bare utnytte den lengre vekstsesongen til fulle dersom de er stand til raskt å tilpasse seg et varmere miljø og lengre vekstsesong. Genetisk seleksjon i foredlingsprogram for skogtrær er viktig for trærnes tilpasning. Men dette er en treg mekansime i forhold til de raske klimaendringene. Grana har imidlertid også en epigenetisk regulering, et minne, som gjør den i stand til å tilpasse seg raskere nytt miljø. Tidligere forskning har vist at grana husker temperaturen da den var et embryo i et frø, og justerer tilpasningen til vekstsesong i henhold til dette. Spørsmålet er om denne justeringen er tilstrekkelig for å henge med på de store klimaendringene vi må forvente, eller om det kreves genetisk seleksjon i tillegg. Vi må derfor beregne hvor store endringer det epigenetiske minnet kan gi, og modellere disse endringene i forhold til klimaendringene vi forventer. Modellene for det epigenetiske minnet håper vi å etablere fra forsøk som vi har etablert for dette. Modellene vil også kunne fortelle oss hvor våre plantematerialer er best tilpasset. Slik vil skogbruket bli i stand til å optimalisere utvikling og valg av foredlede plantematerialer ved etablering av ny skog slik at den er i stand til å binde mest mulig CO2 og gi samfunnet tømmer og biomasse av de kvaliteter som etterspørres i bioøkonomien.

Frø fra frøplantasjer, foredlet plantemateriale, brukes til foryngelse av 90 % av hogstarealene i Norge. Når foredlet frø brukes riktig i forhold til klimatilpasning skal det gi betydelig økt produksjonspotensiale i skogen. I Horizon-2020 prosjektet «B4EST» skal det blant annet etableres beslutningsstøtteverktøy for nettopp riktig bruk av foredlet materiale for optimalisering av foredlingsgevinsten. Granas klimatilpasning er genetisk og epigenetisk regulert. Den genetiske reguleringen følger i hovedsak de storskala klimagradientene en har fra sør til nord, og fra lavland til fjell og er en relativt treg mekanisme i forhold til raske klimaendringer. Men granas tilpasning er også påvirket av en mye raskere mekanisme i form av epigenetisk regulering. Det har vist seg at embryogenesen og frømodningen er en følsom fase, avkom reprodusert i et varmt miljø vil være mer tilpasset et varmere klima med lengre vekstsesong enn avkom reprodusert i et kaldt miljø selv om genetikken ellers er lik. Betydningen for granas klimatilpasning, evolusjon og økologi kan potensielt være stor. Men vi vet ikke hvor sterk reguleringen er i forhold til forventede klimaendringer. Nå er det imidlertid viktig å kvantifisere utslaget av den epigenetiske reguleringen i forhold til naturlige miljøforskjeller og få et uttrykk for hvordan dette påvirket det adaptive potensialet hos treslaget generelt. I B4EST skal det utvikles verktøy for beslutningsstøtte på bakgrunn av modeller for granas respons på klimavariasjon. Men det finnes i dag ikke nok kunnskap til å legge inn effekten av epigenetisk regulering i slike verktøy. Dette prosjektet vil derfor benytte data fra eksisterende forsøk til å sette verdier (parametere) og studere varigheten av den epigenetiske reguleringen slik at den kan legges inn i de modellene som er grunnlag for verktøyene. Parametre og varighet vil også bli overført til avlsverdianalysene ved Stiftelsen det norske Skogfrøverk slik at disse blir mer nøyaktige i framtiden.