TIEDEMEDIA

Victoria Median Tiedeuutiset

:VÄITÖS: Muutokset fenolikoostumuksessa vaikuttavat vahvasti puiden kasvuun ja vuorovaikutukseen ympäristön kanssa taimivaiheessa

kosonen-minna_5x7

Minna Kososen kotikunta on Mikkeli. hän on valmistunut ylioppilaaksi vuonna 1994 Polvijärven lukiosta ja filosofian maisteriksi vuonna 2005 Joensuun yliopistosta.

Fenolit ovat yksi merkittävä puolustusaineryhmä kasveilla, ja niitä onkin tavattu lähes kaikilla kasvilajeilla. Fenolien on havaittu auttavan kasveja puolustautumaan abioottisia uhkia, kuten UV-valoa, kuivuutta tai kuumuutta vastaan. Fenolien on havaittu antavan suojaa kasveille myös bioottisia tekijöitä, kuten kasvinsyöjähyönteisiä tai sienitauteja vastaan.

Filosofian maisteri Minna Kososen väitöstutkimuksessa käytettiin kahta lehtipuuta, hybridihaapaa (Populus tremula x tremuloides) ja koivua (Betula pendula Roth.), joiden puolustusainekoostumusta muutettiin geenimuuntelun menetelmin. Fenolien muodostuminen alkaa shikimihapporeittiä pitkin, jonka jälkeen muodostuvat muun muassa kanelihapot ja flavonoidit. Lopulta useiden vaiheiden jälkeen reitin lopputuotteena muodostuu kondensoituneita tanniineja ja antosyaaneja.

Väitöstutkimuksen mukaan fenolit ovat tärkeä puolustusaineryhmä, joka mahdollistaa kasvien vuorovaikutuksen ympäristön kanssa. Kasvin kasvulle ja hyvinvoinnille tärkeät lämpötila ja typpi vaikuttavat fenolien muodostukseen puiden nuoruusvaiheessa. Fenoleilla on todennäköisesti myös tärkeä rooli häiriöttömän kasvun aikaansaamisessa varsinkin kasvin nuoruusvaiheessa.

Tutkimuksessa havaittiin, että geenit, jotka vaikuttavat kondensoituneiden tanniinien muodostukseen, vaikuttivat myös koko kasvin muuhun fenolintuotantoon ja koivulla myös yhden geenin osalta kasvuun.

Geenimuunnellut kasvit tutkimuksen työkaluina

Tutkimuksessa käytettiin aikaisin kukintansa aloittavaa koivukloonia BPM5 ja hybridihaapaa, joiden kondensoituneiden tanniinien tuotantoa oli muutettu geenimuuntelun avulla. Koivulla estettiin yhtä kondensoituneiden tanniinien muodostumiseen vaikuttavaa geeniä ANR. Kondensoituneiden tanniinien määrää lisättiin MYB-geenin voimistamisen avulla haavalla.

Kun kondensoituneiden tanniinien muodostumista muutettiin geenimuuntelun menetelmin, voitiin havaita muutoksia muun muassa koivun kasvussa ja lehtien värissä. Yhden geenin estäminen heikensi koivun kasvua ja lehdet olivat punertavampia. Useat eri yhdisteet fenolireitillä reagoivat myös tämän yhden geenin toiminnan heikentymiseen. Esimerkiksi ANR-geenin estäminen laski merkittävästi kondensoituneiden tanniinien määrää ja lisäsi flavonoidien määrää. Ilmeisesti myös antosyaanit lisääntyivät, koska lehtien väri muuttui punertavammaksi.

Selvä hiilen vaihtokauppa (=trade-off) eri fenolireitin osien välillä havaittiin myös haapatutkimuksessa. Kun kondensoituneiden tanniinien määrää lisättiin haavoilla, havaittiin, että tietyt hapot, salisylaatit ja flavonoidit vähenivät haavan lehdissä. Muutokset haavan lehtien fenolisissa yhdisteissä vaikuttivat myös tietyn ravintokohteen käyttämiseen erikoistuneen pajunviherkalvajan Phratora vitellinae -kovakuoriaisen ravinnonvalintaan.

Erilaiset ympäristötekijät, kuten ympäristön lämpötila ja typen määrä vaikuttivat myös fenolien määrään ja laatuun haavoilla ja koivuilla. Lämpötilan havaittiin haavoilla vähentävän fenoleiden määrää, mutta se ei lisännyt kovakuoriaisen mieltymystä vähemmän fenoleita sisältävään lehteen. Salisylaattiruokavalioon erikoistunut kovakuoriainen suosi lehtiä, joissa oli enemmän salisylaatteja, eikä muut fenolit vaikuttaneet sen ravinnonvalintaan.

FM Minna Kososen biologian alaan kuuluva väitöskirja Changes in proanthocyanidin pathway affect other phenolics and growth of aspen and birch tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii professori Hely Häggman, Oulun yliopisto, ja kustoksena professori Riitta Julkunen-Tiitto, Itä-Suomen yliopisto.