Kasvi puolustautuu ympäristöstressiä vastaan säätelyproteiinin avulla (Väitös: FM Moona Rahikainen, 8.6.2018, molekulaarinen kasvibiologia)
Moona Rahikaisen väitöstutkimus osoittaa, että eräs kasvisolun säätelyproteiini, proteiinifosfataasi 2A, on tärkeä kasvin puolustuksen säätelijä. Se ohjaa kasvin sopeutumista ympäristöön ja rajoittaa kasvin luonnollisten puolustusyhdisteiden tuotantoa. Tutkimustietoa voidaan hyödyntää kasvinjalostuksessa tavoiteltaessa vastuskykyisempiä ja ravinteikkaampia viljelykasveja.
Turun yliopiston tiedote 1.6.2018
Moona Rahikainen tutki Turun yliopistoon tekemässään molekulaarisen kasvibiologian väitöskirjassa mekanismeja, joiden avulla kasvi ohjaa puolustustaan ympäristöstressiä vastaan.
– Kasvin puolustusta ja ympäristöön sopeutumista ohjaa solun sisäinen viestiverkosto, joka koostuu sekä puolustusta edistävistä että sitä hillitsevistä säätelyproteiineista. Kasvien stressinsiedon ja puolustusvasteiden säätelyä on tutkittu viime aikoina paljon, sillä erilaiset ympäristön stressitekijät, kuten kuivuus ja taudinaiheuttajat rajoittavat merkittävästi hyöty- ja ravintokasvien tuotantoa, Rahikainen kertoo.
Tutkimuksessaan Rahikainen havaitsi, että proteiinifosfataasi 2A:n (PP2A) eräs säätelyalayksikkö osallistuu laajasti kasvin puolustuksen ja stressinsiedon säätelyyn. Kävi ilmi, että PP2A säätelee paitsi kasvin puolustusta, myös sen sopeutumista kirkkaan valon ja kuivuuden aiheuttamaan stressiin.
– Kun selvitin tarkemmin PP2A:n kohdeprosesseja solussa, totesin, että se ohjaa kasvin perusaineenvaihduntaa sekä glukosinolaattien tuotantoa. Glukosinolaatit ovat ristikukkaiskasvien puolustusyhdisteitä, jotka antavat tyypillisen maun muun muassa monille kaaleille, Rahikainen sanoo.
Rahikainen havaitsi, että PP2A säätelee erään indoliglukosinolaatin, 4-metoksiglukobrassikiinin, tuotantoa. Tämän on aikaisemmin osoitettu suojaavan kasvia taudinaiheuttajilta ja tuhohyönteisiltä. Lisäksi indoliglukosinolaateilla on havaittu olevan syöpää estäviä vaikutuksia.
Ympäristöolosuhteilla on suuri vaikutus viljelykasvien makuun
Rahikainen käytti tutkimuksessaan lituruohoja, jotka tuottavat normaalia vähemmän eräitä PP2A:n säätelyalayksiköitä. Nämä säätelyalayksiköt vastaavat trimeerisen proteiinifosfataasin kohdeproteiinien tunnistuksesta, ja ovat siksi avainasemassa PP2A:n toiminnassa.
– Tutkimuksessa tietyn PP2A:n säätelyalayksikön vajaus sai kasvit tuottamaan suurempia määriä 4-metoksiglukobrassikiinia. Lituruoho on läheistä sukua eräille viljelykasveille, kuten rypsille ja kaaleille, joten tutkimuksesta voi olla hyötyä viljelykasvien jalostuksessa, Rahikainen kertoo.
Väitöstutkimuksen tulokset tuovat ilmi, kuinka kasvin stressinsiedon eri osa-alueet ovat yhteydessä toisiinsa ja monitahoisen säätelyn alaisena. Ympäristöolosuhteilla on suuri vaikutus paitsi viljely- ja puutarhakasvien satoon, myös niiden makuun ja ravintoarvoihin juuri toisiinsa kytkeytyneistä säätelymekanismeista johtuen.
– Fosfataasit säätelevät kohdeproteiinejaan poistamalla niistä negatiivisesti varautuneita fosfaattitähteitä, jolloin kohdeproteiinien ominaisuudet muuttuvat. Fosforylaatio onkin nopea ja tehokas tapa välittää viestejä ja muuttaa aineenvaihdunnan entsyymien ominaisuuksia, Rahikainen kertoo.
PP2A:ta ja sen säätelemiä prosesseja on tutkittu paljon eläinsoluissa, sillä PP2A:n poikkeavan toiminnan on osoitettu olevan tärkeä tekijä syövän synnyssä. PP2A on hyvin konservoitunut säätelyproteiini aitotumallisilla eliöillä, mutta kasveilla sen toimintaa on tutkittu verrattain vähän. Rahikaisen tutkimuksen tulokset valottavatkin PP2A:n toimintaa kasvisoluissa ja lisäävät tietämystämme kasvin puolustuksen translaation jälkeisestä säätelystä.
***
FM Moona Rahikainen esittää väitöskirjansa Plant defence and stress acclimation: regulation by protein phosphatase 2A julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 8.6.2018 klo 12 (Turun yliopisto, Publicum, Pub 3 -luentosali, Assistentinkatu 7, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Karl-Josef Dietz (University of Bielefeld, Saksa) ja kustoksena professori Eevi Rintamäki (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
FM Moona Rahikainen on syntynyt vuonna 1988 ja kirjoitti ylioppilaaksi Tammerkosken lukiossa Tampereella vuonna 2007. Rahikainen suoritti korkeakoulututkintonsa (FM) Turun yliopistossa vuonna 2013. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia. Rahikainen työskentelee Turun yliopistossa tohtorikoulutettavana.
Väittelijän yhteystiedot: p. 0503408829, mmrahi(a)utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/rahikainen_moona.jpg
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7271-5