Uudet kemialliset menetelmät auttavat löytämään kasvien puolustusyhdisteet (Väitös: FM Jorma Kim, 8.12.2020, kemia)
Kasvit tuottavat monia puolustusyhdisteitä kasvinsyöjiä vastaan. Näistä fenoliset yhdisteet voivat hapettuessaan heikentää ruuan laatua sekä haitata kasvinsyöjien ruuansulatusta ja kasvua. Turun yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa Jorma Kim kehitti menetelmän, jonka avulla havaitaan, mitkä yhdisteet ovat alttiita hapettumaan kasvien omien entsyymien vaikutuksesta. Toisella menetelmällä voidaan määrittää esimerkiksi perhostoukkien suolen pH-arvo ja edelleen yhdisteiden hapettuminen suolessa havaitussa olosuhteessa.
Fenolisten yhdisteiden entsymaattista hapettumista on tutkittu vuosikymmeniä. Perinteisillä menetelmillä fenoliset yhdisteet eristetään kasvista ja hapetetaan kaupallisella entsyymillä. Vaihtoehtoisesti kasvista uutetaan entsyymit, jotka sekoitetaan kaupallisen fenolisen standardiyhdisteen kanssa, ja näin pystytään arvioimaan kasvin kyky hapettaa fenolisia yhdisteitä.
– Kummankin lähestymistavan ongelma on se, että kaupallinen entsyymi tai fenolinen yhdiste ei yleensä vastaa kasvin omaa entsyymi- ja fenolikoostumusta kovinkaan hyvin, ja kasvin kyky hapettaa fenolisia yhdisteitä tulee todennäköisesti yliarvioitua, Turun yliopistossa väittelevä Jorma Kim huomauttaa.
Väitöstutkimuksessaan Kim kehitti yksinkertaisen menetelmän, jossa kasvin fenoliset yhdisteet hapetetaan kasvin omilla entsyymeillä. Hapettumisen annetaan tapahtua itse kasvinäytteessä, joten kaupallisille entsyymeille tai standardeille ei ole tarvetta. Hapettumisen vaikutus kasvin fenolisten yhdisteiden koostumukseen voidaan todentaa yhdistetasolla nestekromatografisesti.
– Uuden menetelmän etuna on se, että entsyymit ja puolustusyhdisteet tulevat samasta kasvinäytteestä. Tällöin saadaan hyvin tarkka kuva juuri tutkitun kasvin kyvystä käyttää fenolisia yhdisteitä omaksi puolustuksekseen entsyymien avulla. Fenolisten yhdisteiden entsymaattista hapettumista on tutkittu myös elintarvikkeiden säilyvyyden kannalta, ja tämä menetelmä tarjoaa siihen uudenlaisen lähestymistavan, Kim kertoo.
Tutkimuksessa kartoitettiin ensimmäistä kertaa fenolisten yhdisteiden koostumusta lukuisista kasvilajeista
Kimin väitöstutkimuksessa kartoitettiin myös yleisesti kasvikunnassa esiintyviä fenolisia yhdisteitä ja niiden hapettumisaktiivisuutta. Tutkimukseen kuului niin Suomessa kuin Panamalla kerättyjä kasvinäytteitä. Kasvilajeja oli edustettuna hieman yli 350, mutta eri tavoin hapetetut näytteet mukaan lukien Kim kävi dataa läpi liki 1 500 kasvinäytteen edestä. Tutkija arvioi, että lajeista noin puolet oli sellaisia, joiden fenolisten yhdisteiden koostumusta ei ollut entuudestaan tutkittu.
Väitöstutkimuksessa kehitettiin lisäksi uusi menetelmä hyönteistoukkien suolen pH-arvon arvioimiseksi. Kim toivoo menetelmän syrjäyttävän yksinkertaisuudellaan työlään mittaustavan, jossa käytetään varta vasten rakennettuja mikroelektrodeja.
– Havaitsimme, että eräs kahvihappojohdannainen, joka on sattumoisin se sama yhdiste, jota perinteisesti käytetään entsyymiaktiivisuustutkimuksissa standardina, käyttäytyy emäksisissä olosuhteissa hyvin ennustettavalla tavalla. Sen käyttäytymisen perusteella voidaan hyvinkin tarkasti arvioida vallitsevan ympäristön happamuus, Kim summaa.
***
FM Jorma Kim esittää väitöskirjansa ”Distribution and oxidative activities of phenolic compounds in the plant kingdom” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa tiistaina 8.12.2020 klo 12 (Cal 1, Calonia, Turun yliopisto).
Vastaväittäjänä toimii professori Anna Kiss (Varsovan lääketieteellinen yliopisto, Puola) ja kustoksena professori Juha-Pekka Salminen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on kemia.
Koronavirustilanteen vuoksi väitöstilaisuuden yleisömäärä paikan päällä on korkeintaan 10 henkilöä. Väitöstilaisuutta voi seurata etäyhteydellä.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
Väittelijän yhteystiedot: jookim@utu.fi
