Kasvi sopeutuu valomäärän vaihteluihin muuttamalla fotosynteesikoneiston molekyylitason järjestäytymistä (Väitös: FM Marjaana Rantala, 15.6.2018, molekulaarinen kasvibiologia)
Marjaana Rantala tutki Turun yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjassaan, kuinka kasvien fotosynteesissä toimivat proteiinikompleksit ovat järjestäytyneet viherhiukkasessa sijaitsevalle tylakoidikalvostolle. Tutkimuksessa osoitettiin, että fotosynteesikoneiston yksittäisten osasten väliset vuorovaikutukset muuttuvat valo-olosuhteiden vaihtelun mukaan, mikä mahdollistaa kasvin sopeutumisen valon määrän vaihteluun. Tulokset auttavat ymmärtämään paremmin fotosynteesikoneiston toimintaa ja säätelyä luonnossa, jossa valon määrä vaihtelee jatkuvasti.
Turun yliopiston tiedote 7.6.2018
Kasvin fotosynteesikoneiston yksittäiset osat, proteiinikompleksit, ovat epätasaisesti jakautuneet viherhiukkasten tylakoidikalvoilla. Näiden pienten proteiinikompleksien rakenne on mallinnettu röntgenkristallografian ja elektronimikroskopian avulla lähes atomitarkkuudella, mutta niiden tarkkaa järjestäytymistä tai keskinäisiä vuorovaikutuksia ei vielä kunnolla tunneta.
Väitöstutkimuksessaan Marjaana Rantala osoitti, että fotosynteesikoneisto on dynaaminen ja että kompleksien väliset vuorovaikutukset muokkautuvat valon määrän mukaan.
– Näiden muutosten avulla fotosynteesi pysyy jatkuvasti tehokkaana. Tärkeänä löydöksenä osoitin, että proteiinikompleksit muodostavat tylakoidikalvostolla valtavia ryppäitä, joita ylläpitää niihin löyhästi kiinnittynyt, valoenergian keräämisestä vastaava valohaavikompleksi. Tämän valohaavin kemiallinen muokkaus valon määrän muuttuessa vaikuttaa koko fotosynteesikoneiston järjestäytymiseen ja valosopeutumiseen, Rantala kertoo.
Fotosynteesin säätelyn tunteminen on tärkeää, sillä kaikki elämä maapallolla riippuu fotosynteesistä, jossa auringon valoenergia muutetaan kemialliseksi energiaksi. Kasvit muuttavat auringon säteilyenergian kemialliseksi energiaksi viherhiukkasissa sijaitsevilla proteiinikomplekseilla, jotka toimivat monimutkaisina nanomoottoreina.
Proteiinikomplekseihin kiinnittyneet klorofyllit, pienet vihreät pigmenttimolekyylit, keräävät ja muuttavat valoenergian kasvin käyttöön. Tämä fotosynteesikoneisto on hyvin tarkoin säädelty, sillä luonnossa valon määrä muuttuu jatkuvasti, ja koneisto on muutokselle hyvin herkkä.
– Vaikka kirkkaan valon ei helposti tule ajatelleeksi olevan kasveille haitallista, niin aivan kuten ihmisetkin, myös kasvit kärsivät ajoittain liiallisesta valosta. Toisin kuin ihmiset, kasvit eivät kuitenkaan kykene vaihtamaan paikkaa ja suojautumaan valolta. Toisaalta valon määrä voi olla myös liian rajoitettu, minkä vuoksi kasvien on kyettävä hyödyntämään mahdollisimman paljon saatavilla olevasta valoenergiasta.
Rantalan tutkimustuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä bioenergian tuotantoa tai viljelykasvien tuotannon optimointia.
***
FM Marjaana Rantala esittää väitöskirjansa Composition and phosphorylation-dependent functional interactions of thylakoid protein complexes in Arabidopsis julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 15.6.2018 klo 12 (Turun yliopisto, Arcanum, Arc 1, Arcanuminkuja 4, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Stefano Caffarri (Aix-Marseille Université, Ranska) ja kustoksena professori Eva-Mari Aro (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
FM Marjaana Rantala on syntynyt vuonna 1988 ja kirjoitti ylioppilaaksi Järvenpään lukiossa vuonna 2007. Rantala suoritti korkeakoulututkintonsa Turun yliopistossa vuonna 2013. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia. Rantala työskentelee Turun yliopistossa tohtorikoulutettavana.
Väittelijän yhteystiedot: p. 040 532 4347, maalra@utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/rantala_marjaana.jpg
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7265-4