Jätteknölkallans (Likblommans) hemlighet avslöjad

 

Bild flickr.com. Titan Arum (Jätteknölkalla el Likblomma).

Lukten av jätteknölkallans doft påminner om ruttnande kött vilket lockar massor av nyfikna besökare till växthus runt om i världen under dess sällsynta blomning. Vad som fascinerar forskare är likblommans möjlighet att värma upp sig själv med ca 6 grader Celsius precis innan den blommar genom en process som kallas termogenes, en ovanlig egenskap hos växter som inte är helt förstådd.

Nu visar en studie från Dartmouth college att jätteknölkallan att det är genetik och biologiska mekanismer som driver fram värme och luktande kemikalier då växten blommar. I collegets tidning i PNAS Nexus den 4 november har ett team av forskare under ledning av G. Eric Schaller, professor i molekylärbiologi beskrivet hur de identifierat en ny komponent i jätteknölkallans lukt som en form av en organisk kemikalie som kallas putrescin.

Schaller studerar hur växthormoner reglerar sin förmåga att växa och reagera på förändringar i sin miljö (och  extraknäcker även som författare av noveller och skräckromaner) har visat att jätteknölkallan inte är en enda blomma, utan ett kluster av små blommor gömda i en gigantisk central stjälk som kallas spadix och som kan bli upp till 3,5 meter hög vilket är växtens mest slående visuella inslag.

Det kan gå flera år utan att växten blommar, intervall på 5 till 7 år är vanligt. När den blommar är det över en natt. – Blomningarna är sällsynta och dessutom kortvariga så vi får bara en kort stund att studera de här fenomenet, beskriver Schaller.

Vid blomningen kommer ett krusidullaktigt kronbladsliknande lager vid basen av spadixen kallat spathe att vecklas ut för att skapa en kopp runt den centrala stjälken som är djupröd eller rödbrun på insidan. Spadixen börjar då värmas upp och dess temperatur stiger med ca 6 grader Celcius över omgivningstemperaturen följt strax efter av frisättningen av växtens signaturdoft som härrör från en cocktail av stinkande svavelbaserade föreningar som lockar till sig flugor och asbaggar som  pollinerar växten.

Vid blomningen 2016 samlade forskarna in nio vävnadsprover under tre nätter med början när spadixtemperaturen nådde sin topp – från läppen och basen av spaten och den höga spiken i spadixen som kallas blindtarmen. Senare lade de till ytterligare två bladprover till sin samling.

Alveena Zulfiqar, en utbytesforskare som arbetade i Schaller-labbet vid den tiden, kom på hur man skulle extrahera RNA av hög kvalitet från vävnaden vilket gjorde det möjligt för teamet att utföra RNA-sekvensanalyser och bestämma vilken roll gener spelar för att värma upp växten och orsaka lukten. RNA-analysen avslöjade att de gener som är associerade med växternas motsvarigheter till dessa proteiner, så kallade alternativ oxidas visade högre uttryck i vävnader som extraherades när blomningen började, särskilt i den så kallade blindtarmen. Vid blomningen var också gener involverade i svaveltransport och metabolism aktivt.

För att spåra de mekanismer som dessa gener sätter i funktion isolerade teamet vävnader från växten under en efterföljande blomning och i samarbete med medarbetare vid University of Missouri använde de en teknik som kallas masspektrometri för att identifiera och mäta nivåerna av olika aminosyror och molekyler som bygger upp proteiner i vävnaderna.

Som förutspåtts från  RNA-analysen upptäcktes  höga nivåer av en svavelhaltig aminosyra som kallas metionin, en föregångare till svavelbaserade föreningar kända för att lätt förångas vid upphettning vilket ger skarpa lukter. Nivåerna av metionin sjönk snabbt i vävnader som extraherades några timmar senare.

Det som kom som en överraskning, beskriver Schaller, var upptäckten av förhöjda nivåer av en annan aminosyra i vävnader som tagits från spaten fungerar som en föregångare för produktion av föreningen putrescin, ett luktämne som finns i döda djur när de börjar ruttna.

Studien är den första som avslöjar hemligheterna bakom jätteknölkallans stank på molekylär nivå och som visar de processer genom vilka jätteknölkallan reglerar temperaturen och identitet av de roller som olika delar av det blommande klustret spelar för att skapa den kadavercologne som drar till sig pollinerarna.

Jätteknölkallan innehåller fler mysterier, beskriver Schaller, som nu fokuserar på att förstå de utlösande faktorer som förutsäger när blomning ska ske och om exemplar som hålls tillsammans kan synkronisera sin blomning för att kollektivt höja luktnivån för att locka till sig ännu fler pollinerare.