Kasvi suojaa yhteyttämiskoneistoaan pitämällä sen optimaalisesti hapettuneena (Väitös: FM Sanna Rantala, 14.8.2019, molekulaarinen kasvibiologia)
Kasvin yhteyttämiskoneisto on jatkuvasti alttiina vaurioille, joita voimakas valon määrän vaihtelu aiheuttaa. Sanna Rantala osoitti väitöstutkimuksessaan, että kasvin on ensiarvoisen tärkeää pitää yhteyttämiskoneistonsa sopivasti hapettuneessa tilassa, jotta se kestää valon määrän vaihtelun. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää, kun luodaan uudenlaisia kasveja ruoan ja energian tuotantoon, johon ilmastonmuutos ja kulutuksen kiihtyminen luovat paineita.
Yhteyttäessään kasvit sitovat auringon valoenergiaa sokeriyhdisteiksi, joiden varassa myös me ihmiset elämme. Koska yhteyttäminen perustuu hapetus-pelkistys-reaktioihin, eli elektronien siirtämiseen molekyyliltä toiselle, on kasvien yhteyttämiskoneisto erittäin altis vauriolle, kun koneistoon virtaavan valoenergian määrä yllättäen kasvaa. Valon määrän vaihtelut ovat kuitenkin luonnossa arkipäivää: yksittäinen lehti voi tuulessa heiluessaan kokea syvää varjoa ja kirkasta valoa vain muutaman sekunnin aikana.
Sanna Rantala on Turun yliopistoon tekemässään molekulaarisen kasvibiologian väitöstutkimuksessa selvittänyt kasvien yhteyttämiskoneiston keinoja sopeutua valon määrän vaihteluihin. Rantala summaa, että ensiarvoisen tärkeää kasvien suojautumisessa vaihteleviin valo-olosuhteisiin on pitää elektroninsiirtoketjun viimeisen proteiinikompleksin, Fotosysteemi I:n, elektroninvastaanottajat hapettuneessa tilassa.
− Kasveja edeltäneet syanobakteerit kykenevät hapettamaan nämä viimeiset elektroninvastaanottajat välittämällä niiltä saadut elektronit hapelle, jolloin muodostuu turvallista vettä, mutta kasvit ovat evoluution kuluessa vaihtaneet strategiaansa ja estävät nyt elektroninvastaanottajien pelkistymisen säätelemällä koko edeltävän elektroninsiirtoketjun toimintaa, Rantala kertoo.
Säätelyn yksityiskohtia Rantala tutki vertailemalla kasvitutkimuksen mallieliön lituruohon eri linjoja, joilta kultakin oli poistettu tietty elektroninsiirtoketjun säätelyproteiini. Tarkastelemalla kunkin säätelyproteiinin puuttumisen seurauksia hän pystyi selvittämään kyseisen proteiinin roolin yhteyttämiskoneiston suojaamisessa.
− Havaitsin, että kasvit pitävät viimeiset elektroninvastaanottajat hapettuneena pääasiassa säätelemällä Fotosysteemi I:n sijaintia viherhiukkasen yhteyttämiskalvostolla, rajoittamalla elektronien kulkua Fotosysteemi I:een ja kierrättämällä elektroneja Fotosysteemi I:ltä takaisin ketjuun, Rantala täsmentää.
Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää uudentyyppisten kasvien luomisessa ilmastonmuutoksen ja kulutuksen kiihtymisen asettaessa paineita ruoan ja energian tuotannolle.
− Yksi keino vastata yhteyttämisen tuottamien sokeriyhdisteiden kasvaneeseen kysyntään olisi tehostaa niiden tuotantoa poistamalla hidastavia säätelytekijöitä, Rantala pohtii.
***
FM Sanna Rantala esittää väitöskirjansa ”Light-intensity-dependent regulatory mechanisms in protection of Photosystem I in Arabidopsis” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa keskiviikkona 14.8.2019 klo 12 (Turun yliopisto, PharmaCity, Pha1-auditorio, Itäinen Pitkäkatu 4, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Győző Garab (Unkarin tiedeakatemia, Unkari) ja kustoksena professori Eevi Rintamäki (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Väittelijän yhteystiedot: p. 044 556 7083, sanran@utu.fi
