Tiede

Miten ihmeessä puu kasvaa paksuutta jopa tuhat vuotta? Suomalaiset kasvitieteilijät ratkaisivat 150 vuotta vanhan arvoituksen

Löytö voi auttaa tehostamaan metsän kasvua ja jalostamaan entistä muhkeampia nauriita.

Helsingin yliopiston molekyylibiologit saivat tuplajättipotin, kun arvostettu Nature-tiedelehti julkaisi tammikuussa samassa numerossa kahden ryhmän artikkelit. Moiseen saavutukseen suomalaistutkijat eivät tiettävästi ole koskaan aiemmin yltäneet.

Yliopistotutkija Ari Pekka Mähösen ja kasvien kehitysbiolo­gian professori Yrjö Helariutan tiimit ratkaisivat ongelman, jota kasvitieteilijät ovat pohtineet melkein 150 vuotta.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Jo 1800-luvun botanistit miettivät, missä piilottelee äitisolu, joka panee puun kasvamaan paksuutta. Vai olisiko noita alkusoluja ehkä useita erilaisia?

Nykyisin puhutaan kasvien ja eläinten kantasoluista, joista kaikki muuntyyppiset solut erilaistuvat.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Puun rungossa on uloimpana on kaarna, sitten nila ja jälsi, sisimpänä puu. Nila kuljettaa kasvissa yhteyttämistuotteita, puu eli ksyleemi vettä ja mineraaleja. Yhdessä niitä kutsutaan johto­solukoksi.

Mähösen ryhmä sai selville, että ratkaisevia kantasoluja on vain yhdenlaisia. Ne ovat jällessä ja sijaitsevat aivan tuoreen puuaineksen vieressä. Ne tuottavat sekä puuta että nilaa.

Jällen kantasolujen toimintaa ohjaavat kehittyvän puuaineksen niin sanotut järjestäjäsolut. Niiden paikan määrittelee auksiinihormoni: kantasolu on aina runsaasti auksiinia sisältävän solun vieressä.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

”Ennen kuin solu erikoistuu puusoluksi, se pitää huolta siitä, että muodostuu uusi järjestelijäsolu. Näin kasvu jatkuu jopa tuhat vuotta puun ja kuoren välissä”, Mähönen selittää.

Auksiinin keskeinen rooli ei ollut yllätys. Mähönen kertoo vinkkaavansa opiskelijoilleen, että jos tentissä tulee tenkkapoo, kannattaa kirjoittaa auksiinista, koski kysymys mitä tahansa kasvin kehitysbiologiassa.


Helariutan tiimi tutki kasvien johtosolukon varhaisvaiheita. Ensin syntyy nilaa, ja nuoret nilasolut käynnistävät ja ohjaavat jällen muodostumisen alkua, esijälttä.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Lisäksi tutkijat kuvasivat, millainen geenisäätelyverkosto toimii kehityskulun taustalla.

Pituutta puu kasvaa kärki­meristeemeillään eli varren tai juuren kärjissä olevilla kasvusolukoillaan. Pituuskasvusta vastaavat kantasolut on tunnettu molekyylitasolla parikymmentä vuotta.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Molemmat ryhmät käyttivät tutkimuksissaan samaa kasvia, lituruohoa. Se on maailman parhaiten tunnettu kasvi, jota on hyödynnetty tuhansissa tutkimuksissa.

Lajia voi risteyttää, mutta se on pääasiassa itsepölytteinen, mikä takaa, että kasviyksilöiden perimä säilyy samanlaisena sukupolvesta toiseen. Siemenestä siemeneen kestää vain kaksi kuukautta.

”Yksinkertaisen mallin avulla voidaan tutkia vaikeita asioita. Vaikka lituruoho on pieni rikkaruoho, se pystyy lyhyen elämänsä aikana tekemään samoja asioita­ kuin puuvartiset kasvit. Siinäkin on jälsi, joka tekee puuta”, Mähönen sanoo.


Helariutta kertoo, että pienten kasvien voimavarat näkyvät siinä, miten nopeasti ne kykenevät kehittymään puumaisiksi puuttomilla saarilla. Tuossa ympäristössä muita ylemmäs venymisestä on etua.

Kummatkin tiimit tekivät löytönsä lituruohon juuresta, jota ne kasvattivat maljalla.

Mähönen ja hänen kollegansa aloittivat työnsä seitsemän vuotta sitten. Siitä lähtien heidän tavoitteensa on ollut ymmärtää puun kasvua mahdollisimman syvästi, solutasolla.

Alkajaisiksi oli rakennettava työkalu, jolla asiaa voisi tutkia. Tämä olikin koko hankkeen hankalin osa.

Lopulta Mähönen ja ryhmään kuuluva Ondřej Smetana saivat neronleimauksen, jonka ansiosta yksittäisiä solulinjoja voidaan seurata ja kartoittaa kaikki jällen solut.

Menetelmässä yksittäinen solu pannaan tuottamaan sinistä väriä. Jos solu on jakaantuva, sinisyys periytyy tytärsoluille.

Aiemmissa tekniikoissa geneettinen muutos saatiin aikaan vain solurykelmiin. Tätä nykyä helsinkiläisten keksintöä käyttävät monet muutkin laboratoriot maailmassa.

Tutkimustuloksista voi olla paljon hyötyä, sillä puissa odottaa valtavia jalostamisen mahdollisuuksia.

”Metsäpuita menetetään hakkuissa jatkuvasti, ja samalla poistetaan tärkeitä hiilen sitojia. Lisäksi puuta käytetään yhä uusiin tarkoituksiin ja runsaammin. Jos geenitekniikalla tehostettaisiin puiden hiilensidontaa ja paksuuskasvua, pystyttäisiin tuottamaan enemmän puubiomassaa pienemmällä alalla”, Helariutta toteaa.

Tämän ansiosta vielä villit alueet­ voitaisiin säästää. Näin vaalittaisiin luonnon monimuotoisuutta, joka hupenee hurjaa vauhtia.

Suomalaisryhmien löydöt voivat tuoda lautasillemme entistä muhkeampia juureksia. Nehän ovat oikeastaan varastosolukoita, joissa on jälsimäinen kasvusolukko.

Nyt kun tutkijat tuntevat paksuuskasvun perusmekanismit, he voivat selvittää, toimivatko ne samalla tavalla vaikkapa nauriissa.

Helariutan ryhmä on jo saanut lituruohon tekemään solukkoa, joka muistuttaa varastojuurta. Se tosin maistui pahalta.

Jotta sovelluksia saataisiin, geenitekniikan käyttö kasvinjalostuksessa pitäisi sallia Euroopassa. Yhdysvalloissa muuntogeenistä soijaa ja maissia on viljelty 1990-luvun lopulta asti.

”Pyrin olemaan elossa silloin, kun kasvigeenitekniikka hyväksytään täällä. Sitä ei ehkä tällä hetkellä tarvita Euroopassa, mutta voi tulla tilanne, jossa esimerkiksi siirtogeenisistä puista olisi hyötyä”, Helariutta toteaa.

Hän kertoo esimerkin geenimuokatusta kasvista, josta olisi apua ilmastonmuutoksen hillinnässä. Ruotsalaiset ja kiinalaiset tutkijat onnistuivat vähentämään riisin metaanipäästöjä roimasti. He siirsivät ohrasta riisiin geenin, joka ohjaa kasvin ilmasta ottaman hiilidioksidin käyttöä.

Sen ansiosta riisi hyödyntää enemmän hiiltä tärkkelyksen ja jyvien kasvattamiseen. Silloin sitä riittää vähemmän juuriin, jossa bakteerit muuttavat suuren osan hiilestä metaaniksi.

Riisinviljely synnyttää 7–17 prosenttia maailman metaanipäästöistä.

Metaani taas on hiilidioksidin jälkeen toiseksi tärkein kasvihuonekaasu, ja se on aiheuttanut noin 20 prosenttia maapallon lämpenemisestä esiteollisen ajan jälkeen.

Melkein metaanipäästötöntä susiba2-riisiä on viljelty kenttäkokeissa Kiinassa kolme vuotta. Haittoja ei ole ilmaantunut, sen sijaan sadot ovat olleet parempia kuin perinteisillä riisilajikkeilla.

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Punnerrustesti ennustaa sydänterveyttä – yksinkertaisen testin voi tehdä missä ja koska vain

    2. 2

      Lauri Markkasesta voi tulla kaikkien aikojen suomalais­urheilija – HS:n erikois­artikkeli näyttää, mikä tekee nuoresta kori­palloilijasta niin poikkeuksellisen

    3. 3

      Oli huippulukio, oli harrastukset, oli liikaa intoa ja liian vähän aikaa – Ja niin Elena Shemyakin mieli hajosi

      Tilaajille
    4. 4

      Ihmisoikeusjärjestö Amnestyn sisäinen kriisi syvenee: Intian-osastolla kastiin perustuvaa nöyryytystä ja syrjintää

    5. 5

      Yksinäisyyttä voi vähentää keskittymällä itseensä, havaitsivat tutkijat

    6. 6

      Trump julisti kansallisen hätätilan rahoittaakseen muurin Meksikon rajalle

    7. 7

      Uusia superkameroita nousee teiden varsille jo ensi kuussa – Tuleeko ylinopeuksista rahantekokone valtiolle?

    8. 8

      Euroopassa on turhauduttu Trumpin politiikkaan – siksi Münchenissä pohditaan nyt kysymyksiä, joista on oltu hiljaa vuosikausia

    9. 9

      Käytä pieniä tukisanoja kehuessasi itseäsi – näistä ilmaisuista muut eivät ärsyynny

      Tilaajille
    10. 10

      Leveät repeämät seinissä kertovat äkkipäätöksellä suljettavan Metropolian kampuksen huonosta kunnosta Espoon Leppävaarassa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Lauri Markkasesta voi tulla kaikkien aikojen suomalais­urheilija – HS:n erikois­artikkeli näyttää, mikä tekee nuoresta kori­palloilijasta niin poikkeuksellisen

    2. 2

      Oli huippulukio, oli harrastukset, oli liikaa intoa ja liian vähän aikaa – Ja niin Elena Shemyakin mieli hajosi

      Tilaajille
    3. 3

      3 000 opiskelijan kampus vajoaa Espoossa ja suljetaan pika­vauhtia

    4. 4

      Sofia Pahtela aloitti työt bussikuskina maanantaina ja nousi heti ilmiöksi – Selitys on yksinkertainen

    5. 5

      Helsingin Hämeentie suljetaan autojen läpiajolta lopullisesti kahden viikon päästä – Näin historiallinen liikennemullistus etenee

    6. 6

      Uusia superkameroita nousee teiden varsille jo ensi kuussa – Tuleeko ylinopeuksista rahantekokone valtiolle?

    7. 7

      Punnerrustesti ennustaa sydänterveyttä – yksinkertaisen testin voi tehdä missä ja koska vain

    8. 8

      Mitä tehdä, kun lapsi muuttuu yhdessä yössä vieraaksi ihmiseksi? Kirsi Könösen ympärille kokoontuu voipuneita äitejä

      Tilaajille
    9. 9

      Trumpin hätätila on yritys pelastaa presidentin kasvot, ja se hirvittää jopa monia republikaaneja

    10. 10

      Mitä Trumpin julistus käytännössä tarkoittaa? Seuraavaksi muurista kiistellään luultavasti oikeudessa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Karski moottoripyörämies lähestyi minua parkkipaikalla eikä jättänyt perääntymiselle tilaa – hetken päästä seisoimme vaiti ja näin, millainen voima piilee eläimessä

    2. 2

      Olli Lindholmista kirjan tehnyt Arno Kotro kertoo Lindholmin olleen perillä terveysongelmistaan vuonna 2017: ”Hän tiesi elävänsä veitsenterällä”

    3. 3

      Sofia Pahtela aloitti työt bussikuskina maanantaina ja nousi heti ilmiöksi – Selitys on yksinkertainen

    4. 4

      Microsoft: Älkää käyttäkö Explorer-selainta

    5. 5

      HS selvitti Matti Nykäsen ja Seiskan oudon symbioosin – Kohujutut Nykäsestä syntyivät kännissä ja mehukkaita tarinoita lavastettiin

      Tilaajille
    6. 6

      Ihmisellä voi olla kehossaan litroja ylimääräistä vettä – Näillä kuudella vinkillä vähennät turvotusta

      Tilaajille
    7. 7

      Kolmen metrin pudotuksesta jäi muistoksi rollaattori, jonka vauhti vain kiihtyy – Kirsti Paakkanen täyttää 90 vuotta ja muuttaa 300-neliöiseen makuuhuoneeseen

      Tilaajille
    8. 8

      Lojumme itsemme kuoliaaksi – Alkukantaisen Tsimané-heimon esimerkki osoittaa, miksi ”meidän on liikuttava selviytyäksemme hengissä”

      Tilaajille
    9. 9

      Miksi Pohjois-Suomessa on paljon enemmän rivoja paikannimiä kuin etelässä? Vittulampien ja Paskaperien taustalla on monia hyviä syitä

    10. 10

      Yö-yhtyeen solisti Olli Lindholm, 54, on kuollut – Yhtye vahvisti syyksi sairauskohtauksen

    11. Näytä lisää