Kasvien yhteyttämiskoneistolla on aurinkolasit (Väitös M. Sc. Michele Grieco, 25.10.2013)
M. Sc. Michele Grieco väitöstutkimus antaa tärkeän panoksen kasvien yhteyttämis- eli fotosynteesikoneiston toiminnan ja rakenteen yhteispelin ymmärtämiselle ja auttaa osaltaan parempien kasvien kehittämisessä. Grieco tunnisti kaksi sääntelymekanismia, jotka suojaavat yhteyttämiskoneistoa vaurioilta ja mahdollistavat kasvien kasvun luonnon vaihtelevissa valo-olosuhteissa.
Turun yliopiston tiedote 16.10.2013
– Uusiutuvien resurssien tutkimusta tarvitaan ihmisten hyvinvoinnin ja nykyisen elämäntavan säilyttämiseksi. Jotta pystymme kehittämään parempia kasveja tulevaisuuden turvaksi, meidän on ymmärrettävä, miten kasvi toimii ja mikä oikeasti rajoittaa kasvua. Fotosynteesitutkimuksella on tässä työssä keskeinen rooli, Grieco kertoo.
Griecon väitöskirjatyössä syvennyttiin siihen, miten fotosynteesikoneiston tehokkuutta säädellään valon määrän muutosten mukaan. Merkittävä tutkimustulos oli se, että koneiston tasapainossa pitäminen matalassa valossa on perusedellytys kasvin selviytymiselle valon määrän noustessa äkillisesti. Sääntelyssä on merkittävässä osassa viherhiukkasten valohaavi.
Ehtyvien resurssien korvaaja
Elämä maapallolla perustuu yhteyttämiseen eli fotosynteesiin. Fotosynteesi käyttää auringon valoa, vettä ja ilman hiilidioksidia ja muodostaa näistä elämän perusmolekyylit. Kaikki muu elämä perustuu näiden perusmolekyylien energiaan ja uudelleenjärjestämiseen.
Elämäntapamme on riippuvaista menneiden aikojen fotosynteesistä eli fossiilisista polttoaineista. Ruoka tuotetaan energiaintensiivisillä koneilla ja lannoitteilla ja talous perustuu fossiilisella energialla tuotettujen tavaroiden kauppaan.
– Fossiilisesta energiasta ja ehtyvistä resursseista riippuvalle elämäntavalle pitää kuitenkin keksiä korvaaja tai hyvinvointi häviää resurssien ehtymisen myötä. Pitää siirtyä niin kutsuttuun biotalouteen, joka perustuu uusiutuviin resursseihin ehtyvien sijasta, Grieco korostaa.
– Uusiutuvia resursseja on kuitenkin vai murto-osa siitä, mitä tarvittaisiin nykyisten kaltaisten talouden rakenteiden säilyttämiseen. Resurssien tuotantoa on lisättävä rajusti, mikä käytännössä tarkoittaa nettofotosynteesin eli kasvien uuden massan tuoton lisäämistä.
Kasvit ovat kuitenkin hyvin monimutkaisia ja aurinkoenergian tie fotosynteesistä lautaselle tai auton tankkiin on pitkä ja mutkikas.
Valoa keräävä haavi ylläpitää tasapainoa
Fotosynteesikoneiston tehokkuuden sääntely valon määrän muutosten mukaan tarvitsee monen osareaktion samanaikaista ja kontrolloitua yhteispeliä. Luonnossa valon määrä vaihtelee koko ajan lehtien ja pilvien liikkeen ja vuorokausirytmin mukaan. Laboratorio-oloissa kasvit kuitenkin kasvavat tasaisen keinovalon alla ja tästä syystä tutkittujen mekanismien tärkeys on aikaisemmin jäänyt paljolti huomiotta.
– Fotosynteesikoneiston pigmentti-proteiinikompleksit ovat maailman runsaslukuisimpia proteiineja. Kaikkialla missä näet vihreää, näet juuri näitä proteiineja. Yli 30 vuotta on tiedetty, että muutamat näistä proteiineista läpikäyvät jatkuvaa fosforylaatiosykliä valon määrän mukaan. Fosforylaation eli tietynlaisen sääntelymekanismin biologinen merkitys on kuitenkin säilynyt arvoituksena, Grieco sanoo.
Viherhiukkasen valohaaveissa on klorofyllimolekyylejä. Griecon väitöstyössä osoitettiin, että valoa keräävän haavin proteiinien fosforylaatio pitää fotosynteesikoneiston toiminnan tasapainossa erityisesti matalassa valossa. Kiinnostavaa kuitenkin on, että fosforylaation puute ei ole erityisen haitallista matalassa valossa.
Väitöskirjatyön suuri löytö olikin se, että koneiston tasapainossa pitäminen matalassa valossa on perusedellytys kasvin selviytymiselle valon määrän noustessa äkillisesti. Työssä osoitettiin, että valoa keräävän antennin fosforylaatio yhdessä toisen väitöstyössä tutkitun säätelymekanismin kanssa suojaavat kasvin fotosynteesikoneistoa vauriolta vaihtelevissa valo-olosuhteissa.
Väitöstyössä esitetään myös uusi malli mekanismista, jonka avulla valohaavin fosforylaatio säätelee valohaavin toimintaa valon määrän vaihtuessa.
--
Perjantaina 25. lokakuuta 2013 klo 12 esitetään Turun yliopistossa (ICT-talo, Beta-sali, Joukahaisenkatu 3–5) julkisesti tarkastettavaksi luonnontieteiden maisteri Michele Greicon väitöskirja ”Regulation of Photosynthetic Electron Transfer in Plant Chloroplasts.” Virallisena vastaväittäjänä toimii filosofian tohtori Mark Aurel Schöttler Max Plank Institute of Molecular Plant Physiology -instituutista ja kustoksena professori Eevi Rintamäki.
M. Sc. Michele Grieco on syntynyt 1980 Beneventossa Italiassa. Hän on valmistunut luonnontieteiden maisteriksi Universita' degli Studi del Sannio -yliopistosta Italiassa 2004. Grieco on Turun yliopiston tutkijakoulun tohtorikoulutettava. Väitös kuuluu biokemian alaan.