Läpimurto kasvitutkimuksessa: Geenilöydös tarjoaa uuden työkalun kuivuutta kestävien viljelykasvien kehittämiseen

Helsingin yliopisto
Viestintä
26.2.2008

///VAPAA JULKAISTAVAKSI keskiviikkona 27.2.2008, kello 20///

Läpimurto kasvitutkimuksessa: Geenilöydös tarjoaa uuden työkalun kuivuutta kestävien viljelykasvien kehittämiseen

Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksen ja University of California, San Diegon tutkijaryhmät ovat löytäneen geenin, joka vaikuttaa kasvien elintärkeisiin mekanismeihin, kuten yhteyttämiseen ja veden haihduttamiseen. Löytö mahdollistaa esimerkiksi paremmin kuivuutta kestävien viljelykasvien kehittämisen. Tutkimustulokset julkaistaan tiedelehti Naturen tuoreinta julkaisua edeltävässä online-versiossa 27.2.2008.

Kasvien lehdissä on ilmarakoja, joiden kautta ne keräävät yhteyttämiseen tarvittavaa hiilidioksidia ja luovuttavat kosteutta takaisin ilmaan. Ilmarakoja ympäröivien huulisolujen solukalvossa sijaitsee useita ionikanavia, jotka säätelevät rengasmaisten huulisolujen avautumista ja sulkeutumista, kun kasvi kohtaa esimerkiksi otsonilaskeuman, kuivuuden tai muun stressitilanteen. Ilmarakoja on tutkittu paljon ja niiden toimintaa sääteleviä ionikanavia on löydetty jo aiemmin. Keskeisimmin ilmarakojen toimintaan vaikuttava anionikanava paikallistettiin kuitenkin vasta nyt suomalais- ja yhdysvaltalaistutkijoiden toimesta. Tarton yliopistossa kehitetyt mittausmenetelmät auttoivat osaltaan läpimurron saavuttamisessa.

Helsingin yliopiston professori Jaakko Kangasjärvi ja hänen Suomen Akatemian huippuyksikköön kuuluva tutkijaryhmänsä pääsivät anionikanavan jäljille lituruoho-nimisen sinappikasvin mutaation avulla. Mutantti ei reagoinut terveen kasvin tavoin ilmarakoja sulkemalla mihinkään niiden toimintaan vaikuttaviin tekijöihin, kuten esimerkiksi korkeisiin otsoni- tai hiilidioksidipitoisuuksiin.University of Californian tutkijat osoittivat sähköfysiologisten mittausten avulla, että kyseessä on kauan etsitty ilmarakojen keskeisiä toimintojasäätelevä anionikanava.

Löydetty geeni on ratkaisevan tärkeä ilmarakojen säätelymekanismien kannalta. Toisin kuin aiemmin tunnistetut kanavat, nyt löydetty anionikanava vaikuttaa kaikkiin keskeisiin lehden ilmarakojen kautta tapahtuviin toimintoihin.

Ilmastonmuutoksen myötä ilmarakojen säätelymekanismin tunteminen on entistäkin ajankohtaisempaa. Kuivuudesta kärsivien alueiden määrä on lisääntymässä ja samaan aikaan maapallon väkiluku on nousussa. Ruokatuotannon turvaamiseksi yhä kuivempia alueita pitäisi saada viljelyskäyttöön. Kuivilla alueilla selviytyvien viljelykasvien kehittelyssä auttaa kosteuden haihtumiselle keskeisten ilmarakojen toimintamekanismin tuntemus.

Ilmastonmuutoksenmukanaan tuomat kohonneet otsoni- ja hiilidioksidipitoisuudet sekä muut laskeumat asettavat kasveille omat haasteensa. Kasvit suojautuvat esimerkiksi kohonnutta otsonipitoisuutta vastaan sulkemalla lehtien ilmaraot. Suojelumekanismi minimoi kasvin vauriot, mutta samalla se pysäyttää yhteyttämisen ja kasvin kasvu tyrehtyy. Toisentyyppinen kasvi saattaisi kuitenkin selvitä muuttuneissa olosuhteissa. Tutkimustulokset tarjoavat perinnöllisyystutkijoille uuden työkalun suunnitella vastustuskykyisiä kasveja.

Lisätietoja antaa professori Jaakko Kangasjärvi, puh. 09 191 59444, sähköposti jaakko.kangasjarvi@helsinki.fi.