Det har vært en rar vinter, med sprengkulde i mars og enorme mengder snø i Sør-Norge. Mens mennesket har mulighet til å isolere seg fra kulde, kan man undre seg over hvordan planter overlever vinteren.

Kanskje mer snodig er det at en del planter faktisk trenger kulde for å sette blomst påfølgende vår. Fenomenet kalles vernalisering og er oppkalt etter det latinske ordet for vår – vernum. Vernaliseringsprosessen innebærer at plantens blomstring fremmes ved lavere temperaturer. Blomstring er starten på plantens reproduksjon, og tidspunktet for blomstringen er avgjørende for suksess. Vernalisering forhindrer planter i å blomstre en tilfeldig varm periode på høsten, og setter i så måte scenen for blomstring til rett tidspunkt. Ved vårens frembrudd vil plantene blomstre når dagen blir lang nok. Mange av våre mat- og fôrplanter er avhengig av denne kuldeprosessen. Med andre ord: Ingen vinter; ingen blomst. Ingen blomst; ingen frø. Ingen frø; ingen mat. Til hverken mennesker eller dyr.

Dette har vært kjent lenge. Allerede i 1857 ble det vist at kulde er nødvendig for blomstring i flere kornsorter. Det som derimot ikke har vært kjent er at plantene også trenger fravær av varme. En ny studie – av Caroline Dean og hennes forskningsgruppe – viser at kulde alene ikke er et tilstrekkelig signal for vernalisering. Minst to temperaturprofiler er involvert: kulde ja, men også fravær av daglige temperaturer over 15 grader celsius.

Plantene sanser omgivelsene gjennom nettverk av gener

Planten sanser sine omgivelser gjennom et imponerende nettverk av gener. Den vet når det er varmt eller kaldt, natt eller dag, skygge eller sol, tørt eller vått, storm eller bris. Alle disse signalene blir tolket og sendt gjennom de genetiske nettverkene inn til et kontrollsenter for blomstring. I kontrollsenteret blir alle beskjedene fra de ulike nettverkene tatt imot og tolket. Når alt stemmer, gis det klarsignal for blomstring.

Men hva skjer når signalene ikke lenger er pålitelige? Plantene er tilpasset sine lokale miljøer gjennom evolusjon. Når snøen faller som regn, økt nedbør fører til flom og fuktige perioder erstattes med tørke kan plantene bli forvirret. Og hva skjer når dette ikke lenger er unntak, men den nye normalen: vil genene fremdeles spille på lag med miljøet?

En liten blomst gir store svar

Studier av en liten, anonym plante som heter Vårskrinneblom – på latin Arabidopsis thaliana – har nøstet opp i flere gåter rundt plantenes hemmelige liv. Mange hundre gener bidrar til at blomstring skjer. Små endringer i samspillet mellom disse kan utgjøre stor forskjell i blomstringstid. En av hovedmekanismene er et gen som fungerer som en bryter for blomstring: når genet er skrudd på sendes det beskjed om at det ikke er klart for blomstring, og når genet er skrudd av, gir det klarsignal for blomstring.

Plantene har et naturlig høyt nivå av dette genet på høsten, før det blir kaldt. Gjennom vinteren når planten opplever kulde, senkes nivået av genet gradvis ved at flere og flere celler skrus av. Først når kravet til kulde er oppnådd skrus genet helt av og planten vil blomstre. Jo mer ustabilt miljø planten lever under, jo lenger kuldeperiode trenger den for å være sikker på at det har vært vinter og at våren er kommet. For eksempel trenger plantene som lever ved kysten lenger vernalisering enn plantene i innlandet. Men hvordan skjer egentlig denne nedreguleringen av genet?

Plantene har hukommelse

Når det blir kaldt vil spesielle proteiner pakke inn genet slik at det ikke kan leses av og uttrykkes. På denne måten kan blomstringen skje. Denne type kontroll av gener er stabil gjennom celledeling, uavhengig av om genet er av eller på. Cellen husker derfor om den er blitt vernalisert eller ikke. Vernalisering er som nevnt en gradvis prosess. Dette betyr at plantecellene sakte, men sikkert opparbeider seg et minne av vinter gjennom lengre perioder med lave temperaturer.

Blir det derimot varmt, vil proteinene slippe seg løs fra genet som igjen vil begynne å sende signaler om at planten ikke skal blomstre. Responsen på varme er rask, slik at minnet brytes kjappere ned enn det bygges opp. Kortere avbrekk med varme i en ellers kald vinter kan derfor slette plantens kuldehukommelse og lure den til å tro at det ikke er vinter.

Variabelt klima og forvirrede planter

Vi er inne i et nytt klimaregime. Jorda blir stadig varmere, samtidig som klimaprognoser peker mot et mer ustabilt vær og klima med en høyere frekvens av ekstremer. Den nye kunnskapen om blomstring viser at plantene er avhengig av en viss temperaturkontinuitet, og at stabilt fravær av varme er det sikre kjennetegnet på vinter. I et mer variabelt klima med økende temperaturer kan dette få dramatiske konsekvenser: planten glemmer at det har vært vinter, og blomstrer derfor ikke i møte med vår.

Å blomstre til riktig tid er en tilpasning til plantenes lokale miljø som har utviklet seg gjennom tusener eller millioner av år med evolusjon. Spørsmålet blir nå om plantene klarer å tilpasse seg i takt med naturlige og menneskeskapte klimaendringer.