Väitös (molekulaarinen kasvibiologia): FM Tapio Lempiäinen
Aika
13.12.2024 klo 12.00 - 16.00
FM Tapio Lempiäinen esittää väitöskirjansa ”Photoinhibition and regulation of photosynthesis” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 13.12.2024 klo 12.00 (Turun yliopisto, Educarium, Edu2-luentosali, Assistentinkatu 5, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Giles Johnson (Manchesterin yliopisto, Iso-Britannia) ja kustoksena apulaisprofessori Mikko Tikkanen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9993-4 (kopioi linkki selaimeen).
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Kasvien yhteyttämiskoneiston sopeutuminen valon aiheuttamiin vaurioihin
Väitöskirjatutkimuksessa tuodaan esiin uusia näkökulmia yhteyttämisen säätelymekanismeista, jotka auttavat kasveja sopeutumaan ympäristöolosuhteiden muutosten aiheuttamiin valovaurioihin.
Kasvit sitovat ilmakehän hiilidioksidia ja pelkistävät sen sokereiksi. Tähän tarvittavat pelkistimet tuotetaan yhteyttämisen valoreaktioiden lineaarisessa elektroninsiirtoketjussa. Siinä sarjassa ensimmäisenä toimivan valoreaktiokompleksin viritys irrottaa elektronit vedestä ja siirtää ne jälkimmäisen valoreaktiokompleksin virittymisen kautta edelleen hiilimetaboliassa pelkistiminä toimiville proteiineille. Toimiva elektroninsiirto edellyttää valoenergian tasaista jakautumista molemmille valoreaktiokomplekseille. Absorboitu valo usein myös vaurioittaa valoreaktiokomplekseja, mutta molempia spesifisesti riippuen ympäristöolosuhteista. Uuden tasapainon saavuttaminen on kuitenkin edellytys kasvin sopeutumiselle muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin.
Väitöskirjassani paneuduin toisaalta valoreaktiokompleksien eriaikaisen vaurioitumisen aiheuttamiin häiriöihin elektroninsiirtoketjun toiminnassa, ja toisaalta ketjun uudelleen tasapainottamisessa toimivien säätelymekanismien tunnistamiseen ja toiminnan selvittämiseen. Kartoitin useita päällekkäisiä säätelymekanismeja valoreaktiokompleksien vaurioiden estämiseksi, mutta suuret ja nopeat muutokset ympäristöolosuhteissa ylittivät suojautumiskapasiteetin. Näissäkin olosuhteissa kasvit pystyivät palauttamaan valoreaktioiden välisen tasapainon säätelemällä valon jakaantumista valoreaktioiden yhteisiltä valoa kerääviltä komplekseilta. Aiemmin tämän kaltaiset mekanismit on liitetty sopeutumiseen valon määrän ja laadun vaihteluissa, mutta tutkimustemme perusteella sama mekanismi auttaa sopeutumaan myös valon aiheuttamiin vaurioihin. Vaikka mekanismi on hyvin samankaltainen eri kasvilajeilla, osoittautui se salaatilla erittäin tehokkaaksi sopeutumismenetelmäksi uusiin olosuhteisiin. Pystyimme myös tunnistamaan mekanismin toiminnan molekyylitasolla. Jatkotutkimuksissa tämän säätelymekanismin toimivuutta tulisi testata luonnon olosuhteissa. Jos salaatilta löytynyt mekanismi tässäkin tapauksessa osoittautuu parhaaksi, se voitaisiin nopeasti siirtää viljelykasveihin geenieditoinnin avulla.
Vastaväittäjänä toimii professori Giles Johnson (Manchesterin yliopisto, Iso-Britannia) ja kustoksena apulaisprofessori Mikko Tikkanen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9993-4 (kopioi linkki selaimeen).
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Kasvien yhteyttämiskoneiston sopeutuminen valon aiheuttamiin vaurioihin
Väitöskirjatutkimuksessa tuodaan esiin uusia näkökulmia yhteyttämisen säätelymekanismeista, jotka auttavat kasveja sopeutumaan ympäristöolosuhteiden muutosten aiheuttamiin valovaurioihin.
Kasvit sitovat ilmakehän hiilidioksidia ja pelkistävät sen sokereiksi. Tähän tarvittavat pelkistimet tuotetaan yhteyttämisen valoreaktioiden lineaarisessa elektroninsiirtoketjussa. Siinä sarjassa ensimmäisenä toimivan valoreaktiokompleksin viritys irrottaa elektronit vedestä ja siirtää ne jälkimmäisen valoreaktiokompleksin virittymisen kautta edelleen hiilimetaboliassa pelkistiminä toimiville proteiineille. Toimiva elektroninsiirto edellyttää valoenergian tasaista jakautumista molemmille valoreaktiokomplekseille. Absorboitu valo usein myös vaurioittaa valoreaktiokomplekseja, mutta molempia spesifisesti riippuen ympäristöolosuhteista. Uuden tasapainon saavuttaminen on kuitenkin edellytys kasvin sopeutumiselle muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin.
Väitöskirjassani paneuduin toisaalta valoreaktiokompleksien eriaikaisen vaurioitumisen aiheuttamiin häiriöihin elektroninsiirtoketjun toiminnassa, ja toisaalta ketjun uudelleen tasapainottamisessa toimivien säätelymekanismien tunnistamiseen ja toiminnan selvittämiseen. Kartoitin useita päällekkäisiä säätelymekanismeja valoreaktiokompleksien vaurioiden estämiseksi, mutta suuret ja nopeat muutokset ympäristöolosuhteissa ylittivät suojautumiskapasiteetin. Näissäkin olosuhteissa kasvit pystyivät palauttamaan valoreaktioiden välisen tasapainon säätelemällä valon jakaantumista valoreaktioiden yhteisiltä valoa kerääviltä komplekseilta. Aiemmin tämän kaltaiset mekanismit on liitetty sopeutumiseen valon määrän ja laadun vaihteluissa, mutta tutkimustemme perusteella sama mekanismi auttaa sopeutumaan myös valon aiheuttamiin vaurioihin. Vaikka mekanismi on hyvin samankaltainen eri kasvilajeilla, osoittautui se salaatilla erittäin tehokkaaksi sopeutumismenetelmäksi uusiin olosuhteisiin. Pystyimme myös tunnistamaan mekanismin toiminnan molekyylitasolla. Jatkotutkimuksissa tämän säätelymekanismin toimivuutta tulisi testata luonnon olosuhteissa. Jos salaatilta löytynyt mekanismi tässäkin tapauksessa osoittautuu parhaaksi, se voitaisiin nopeasti siirtää viljelykasveihin geenieditoinnin avulla.
Viestintä