Turun yliopiston tutkijat havaitsivat rukiilla yleisen torajyvätaudin torjuvan kasvia syöviä tuholaisia kasvin puolustuskemian kautta. Torajyvätauti tekee viljasta myrkyllistä ja aiheuttaa kasville siemenkatoa, joten sitä pidetään ihmisen näkökulmasta haitallisena kasvitautina. Uuden tutkimuksen perusteella se kuitenkin näyttäytyy kasvien kannalta hyödyllisenä puolustajana, joka voi jopa parantaa kasvin kelpoisuutta.
Turun yliopiston tutkijat selvittivät Lapin tutkimuslaitos Kevon yhteyteen perustetulla istutuskoealalla heinien ja niiden symbioottisten sienimikrobien vaikutuksia heinien eloperäisiä uhkia, kuten kirvoja tai torajyvätautia vastaan.
Tutkimuksessa tarkasteltiin laajalle levinneen heinälajin, punanadan, ja sillä esiintyvän endofyyttisen Epichloë-suvun kotelosienen biologiaa. Endofyyteillä tarkoitetaan sieniä tai bakteereja, jotka elävät kokonaan tai osan elinkierrostaan näkymättömissä kasvin sisällä. Tutkimuksessa käytetty endofyytti elää molempia hyödyttävässä vuorovaikutuksessa isäntäkasvinsa kanssa. Kasvi tarjoaa sienelle suojaa ja ravintoa ja vastalahjana sieni osallistuu puolustukseen kasvinsyöjiä vastaan.
– Epichloë-suvun kotelosienet ovat täysin riippuvaisia isäntäkasvistaan. Ne eivät välttämättä edes pysty lisääntymään itsenäisesti. Sienen rihmasto kasvaa kasvin sisällä ja päätyessään kehittyvien siementen sisälle se leviää niiden kautta uusiin kasviyksilöihin. Koska tällainen endofyyttinen sieni ei tulisi toimeen ilman isäntäkasviaan, kasvin hyvinvointi on myös sienelle eduksi, valottaa tohtorikoulutettava Miika Laihonen.
Endofyyttinen sieni lisäsi kasvien torajyvätartuntoja – kasville itselleen tästä voi olla hyötyä
Tutkimuksessa havainnoitiin, vaikuttiko endofyyttinen sieni kasvilla ruokailevien kirvojen tai kasvitautia aiheuttavan mikrobisen torajyväsienen esiintyvyyteen. Torajyväsieni aiheuttaa heinissä, mukaan lukien viljoissa, tautia, jonka seurauksena kasvi menettää osan siemenistään. Torajyvän saastuttama vilja on ihmiselle myrkyllistä, minkä vuoksi torajyvän esiintyminen on viljan tuottajille riesaksi.
Tulokset osoittivat, että kirvojen esiintyvyyteen endofyyttisellä sienellä ei ollut vaikutusta, mutta torajyväsieni oli yleisempi kasveilla, joissa endofyyttisen sienen tiedettiin elävän. Lisäksi havaitsimme, että kirvat asettuivat erittäin harvoin ruokailemaan kasveilla, joilla torajyvää esiintyi. Endofyyttinen sieni auttoi siis torjumaan kasvinsyöjiä torajyvätartunnan välityksellä. Kasvien kemiallinen analysointi tuki havaintoa.
– Ensivaikutelmamme oli, että endofyyttinen sieni on kasville haitaksi, koska se lisää torajyvän tartuntatodennäköisyyttä. Kuitenkin huomatessamme kirvojen välttävän torajyvää aloimme ajatella seurauksia uudessa valossa. Olisiko mahdollista, että haitalliseksi luokitellusta torajyvästä olisi kasville hyötyä, jopa enemmän kuin haittaa, Laihonen pohtii.
Torajyvän eläimiä karkottava vaikutus on havaittu luonnossa myös aiemmin. Aikaisemmassa tutkimuksessa esimerkiksi on havaittu, että laiduntavat lampaat jättivät torajyväisiä heinän kukintoja syömättä. Torajyvä voi siis pelastaa kasvinsyöjien läsnä ollessa suurimman osan kasvin siemenistä. Tämä voisi positiivisesti vaikuttaa heinän ja sen endofyyttisen sienen kelpoisuuteen.
– Ihmisinä meille on luontaista arvioida luontoa ja sen eliöitä omasta näkökulmastamme. Näin tekemällä emme välttämättä näe kokonaiskuvaa. Pidämme torajyväsientä haitallisena taudinaiheuttajana, koska sellaisena se meille näyttäytyy. Kasvin kannalta se voi kuitenkin olla onnenpotku: yksittäisten siementen menetys on suhteellisen pieni hinta seuraavan kasvisukupolven kehittymisen turvaamisesta, Laihonen selittää.
Kuvat median käyttöön:
Kuva 1: Endofyytti siemenen solukossa
Epichloë-suvun kotelosienen rihmastoa heinän siemenen solukossa. Endofyyttiset sienet kasvavat kasvin sisällä, eikä niitä voi havaita ulkoisesti. Kuva: Miika Laihonen.
Kuva 2: Torajyvä punanadalla
Torajyvätartunta tutkimuksessa tarkastellulla punanadalla. Rukiilla ja muillakin viljoilla yleinen torajyvä on ihmiselle myrkyllinen ja saastuttaa viljasadon. Kasville itselleen sen havaittiin olevan hyödyllinen puolustaja. Kuva: Benjamin Fuchs.
