Kaasuvuoto aloittaa haavan korjauksen kasveissa

Kaikki elävät eliöt tarvitsevat suojaavia kudoksia suojautuakseen ympäristöltä. Kasveilla tämän tehtävän hoitaa korkkikuori eli peridermi, jonka uloimman kerroksen muodostaa kova korkkikerros. Se estää veden haihtumista ja suojaa haitallisilta mikrobeilta. Esimerkiksi perunan kuori ja puiden kaarna ovat korkkikuorta. Mutta mitä tapahtuu, kun tämä suojaava kerros vaurioituu?

Helsingin yliopiston uudessa, tiedelehti Naturessa julkaistussa tutkimuksessa käytettiin mallikasvina lituruohoa (Arabidopsis thaliana). Tutkimus paljasti, että kasvit käyttävät kaasujen diffuusiota merkkinä havaitakseen vaurioita ja käynnistääkseen uudistumisen.

Professori Ari Pekka Mähösen johtama tutkimusryhmä bio- ja ympäristötieteiden tiedekunnasta havaitsi, että ehjä korkkikuori on lähes kaasutiivis. Tämä aiheuttaa sen, että kasvin sisällä kertyy etyleeniä, kasvihormonia, samalla kun happi vähenee normaalin kasvun kuluttamana. Kun korkkikuori vaurioituu, tilanne muuttuu: etyleeni pääsee ulos ja happea virtaa sisään haavakohdasta. Nämä muutokset toimivat varoitussignaaleina, jotka käynnistävät korkkikuoren uudistumisen. Kun uusi suojakerros on muodostunut, kaasujen kulku estyy jälleen. Tämä johtaa etyleenin kertymiseen ja hapen vähenemiseen, mikä kertoo kasville, että korjaus on valmis ja normaali kasvu voi jatkua.

– Alun perin havaitsimme etyleenin roolin uudistumisessa. Sen jälkeen tunnistimme myös hapen roolin, yhdessä Oxfordin yliopiston professorin Francesco Licausin kanssa, joka on johtava asiantuntija hapen aistimisessa kasveissa. Tämä löytö paljastaa kauniin yksinkertaisen mutta tehokkaan mekanismin, jolla kasvit aistivat haavan syntymisen ja valvovat sen paikkaamista, selittää projektin johtava tutkija tohtori Hiroyuki Iida professori Mähösen ryhmästä.

– Kaasujen diffuusio haavan kautta ei ole vain vamman seuraus – se on signaali, joka käynnistää paranemisen, Iida jatkaa.

Parempi kestävyys viljelykasveille ja pidempi säilyvyys vihanneksille

Löydöllä voi olla laajoja vaikutuksia. Ymmärtämällä, miten korkkikuoren uudistuminen käynnistyy, voidaan parantaa viljelykasvien, kuten perunoiden, porkkanoiden ja hedelmien, kestävyyttä. Vaurioitunut korkkikuori voi johtaa kosteuden menetykseen, alttiuteen taudeille ja lopulta vihanneksen tai hedelmän pilaantumiseen. Parantamalla kasvin omaa korjausmekanismia voidaan lisätä satojen säilyvyyttä, vähentää sadonkorjuun jälkeistä ruokahävikkiä ja auttaa kasveja kestämään paremmin ympäristön aiheuttamaa stressiä, kuten kuivuutta.

Kun maailman ruokajärjestelmät kohtaavat yhä suurempia paineita ilmastonmuutoksen ja väestönkasvun vuoksi, tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat lupaavia uusia keinoja maatalouden kestävyyden parantamiseen.

– Suojakudosten paranemiskyvyn tehostaminen voisi parantaa ruoan varastointia ja kasvien kestävyyttä, Mähönen toteaa.

Alkuperäinen julkaisu

• Plants monitor the integrity of their barrier by sensing gas diffusion