Lähiluonnossamme voi elää valtava tuntematon eliömaailma – suomalaistutkimus tuo uutta tietoa kasvien tuntemattomista viruksista

Kuinka paljon eri taudinaiheuttajia kasvi sietää? Tätä tutkitaan parhaillaan heinäratamoiden kenttäkokeessa Lammilla.

tutkimus
heinäratamo
Heinäratamoita kerättiin Ahvenanmaalta kenttäkoetta varten. Näistä kasveista irroitetaan viruksia ja sieniä, joilla infektoidaan koekasveja.Sasha Silvala / Yle

Otetaan ensin kaksi tonnia hiekkaa, kaivetaan 86 kuoppaa, siirretään hiekka kuoppiin ja lopuksi istutetaan harsohupun alle Ahvenanmaalta tuotujen heinäratamoiden viittä eri perimätyyppiä.

Taimet on kloonattu kasvihuoneessa, jolloin tiedetään kasvien sisältämät tautitekijät. Tällä reseptillä alkoi kenttäkoe Helsingin yliopiston Lammin biologisella asemalla tänä kesänä.

Sitten otettiin käyttöön taudit.

Väitöskirjatutkija Suvi Sallinen on huolehtinut heinäratamoiden tartuttamisesta erilaisilla viruksilla ja sienitaudeilla. Kolme vuotta kestävässä kokeessa halutaan saada selville, miten eri kasvitautien aiheuttajat elävät vuorovaikutuksessa keskenään ja isäntäkasvinsa kanssa.

heinäratamo, kenttäkoe
Väitöskirjatutkija Suvi Sallinen peittelee heinäratamoa harson alle. Kasvi viihtyy niukkaravinteisessa maassa ja luonnossa sitä kasvaa Ahvenanmaan kedoilla.Sasha Silvala / Yle

Kasviekologian professori Anna-Liisa Laine huokaisee, että pelkästään sienitautien tutkiminen oli helpompaa. Nyt muuttujia on huomattavasti enemmän ja virusten toiminta ja ominaisuudet osaksi tuntemattomia.

– On menetelmällisesti haastavaa työskennellä virusten kanssa, joista ei tiedetä juuri mitään. Mutta samalla tuotetaan paljon tietoa.

Laineen tutkimusryhmä kokoaa virusten perimästä analysoidut sekvenssit eli geenikartat talteen ja jakaa tiedot muun muassa elintarviketurvallisuusvirasto Eviran kanssa.

– Jos sieltä löytyy jotain karanteenilajeja, niin tieto menee heille välittömästi.

Heinäratamot ja täpläverkkoperhoset

Heinäratamon tutkimukset ovat alkaneet jo vuosikymmeniä sitten. Ahvenanmaalta on kartoitettu kaikkiaan noin 4000 ketoa, joilla heinäratamoita kasvaa. Joka syksy kedoilta kartoitetaan heinäratamot, niiden sienitaudit ja täpläverkkoperhoset

Kaksi vuotta sitten edesmenneen akateemikko Ilkka Hanskin tutkimukset täpläverkkoperhosten parissa toivat käytäntöön metapopulaatioteorian. Perhostutkimusten tarjoama metapopulaation malli auttaa ymmärtämään, miten lajit menestyvät ja selviävät pirstoutuneissa tai pirstoutuvissa elinympäristöissä. Näin kuvataan Helsingin yliopiston lehdessä (siirryt toiseen palveluun) Hanskin postuumina julkaistun kirjan arviossa.

heinäratamoita
Ahvenanmaalta kerättiin heinäratamoita, joista etsitään taudinaiheuttajia. Niitä siirretään kenttäkokeen kasveihin.Sasha Silvala / Yle

Täpläverkkoperhosten toukkien toinen isäntäkasvi on heinäratamo. Siksi kasvien hyvinvointi on suoraan verrannollinen perhosten mahdollisuuksiin menestyä.

Syksyllä professori Anna-Liisa Laine suuntaa taas Ahvenanmaalle mukanaan runsas opiskelijajoukko. Kedot tarkastetaan jälleen huolella.

Kasvinäytteistä on viime eristetty viime vuosina viruksia. Löydöt ovat hämmästyttäneet.

Kenttäkokeissa selvitetään virusten ja sienten vaikutusta kasveihin

Kasviekologian professori Anna-Liisa Laineen mukaan 70 prosenttia tutkittujen virusten perimän kuvauksista eli sekvensseistä on sellaisia, mitä ei löydy mistään tietokannoista. Tämä on professorin mukaan hyvin tyypillistä virusten kohdalla.

– Ne ovat hyvin monimuotoisia ja huonosti kuvattuja. Se on sellaista näkymätöntä, valtavaa monimuotoisuutta, mitä koitetaan ymmärtää. Me olemme viimeisen vuoden aikana lähteneet sitä purkamaan ja juuri kuvasimme viisi uutta virusta, Laine kertoo.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että lähiluonnossa voi elää aivan valtava oma tuntematon eliömaailma, josta tiedetään nyt vasta hyvin vähän.

– Me sekvensoimme kasvin pikku-RNA:ta. Se on kasvin puolustusmekanismi, joka sitoutuu virukseen. RNA:n pohjalta tunnistetaan, minkälaisia viruksia siellä on.

Lammin kenttäkokeissa halutaan selvittää ensimmäistä kertaa, miten eri virukset ja sienet vaikuttavat yhdessä ja erikseen heinäratamoihin. Professori Anna-Liisa Laineen mukaan on tärkeää tietää, miten isäntäkasvi selviytyy ja kilpailevatko eri taudinaiheuttajat keskenään.

Osaltaan tämä liittyy siihen peruskysymykseen, että miksi luonnossa taudit eivät aiheuta kauheita epidemioita.

Anna-Liisa Laine, kasviekologian professori, Helsingin yliopisto

Luonnossa heinäratamot eivät ole vain yhtä perimä- eli genotyyppiä, vaan samalla alueella on hyvin erityyppisiä kasveja. Näin niiden kyky sietää erilaisia taudinaiheuttajia vaihtelee.

– Siellä on jotain säätelymekanismeja, jotka pitävät taudit kurissa, Laine sanoo.

Kasvien tauteja on paljon eikä suurinta osaa niistä edes tunneta, ainakaan virusten osalta. Laineen mukaan virukset eivät kuitenkaan tuhoa isäntäpopulaatiota samalla tavalla kuin esimerkiksi maatalousekosysteemeissä.

– Kiinnostaa erityisesti, pystymmekö tunnistamaan, mitkä mekanismit biodiversiteetissä on niitä, jotka sitten mahdollistaa isäntäkasvin ja taudinaiheuttajien yhteiselon, professori sanoo.

Maatalouden viljelykasvien jalostuksessa keskitytään usein siihen, että kasvi sietää yhtä taudinaiheuttajaa ja sen toimintaa. Ahvenanmaalla heinäratamot kasvavat peltojen lähellä ja siksi niiden taudit saattavat vaikuttaa viljelyksiinkin.

Anna-Liisa Laine, professori HY
Kasviekologian professori Anna-Liisa Laine etsii tutkimuksissaan syitä siihen, miksi luonnossa kasvit tulevat toimeen erilaisten taudinaiheuttajien kanssa. Tänä vuonna alkoi heinäratamoiden kasvua selvittävä kenttäkoe Lammin biologisella asemalla.Sasha Silvala / Yle

Tutkimuksissa heinäratamoiden ja viljelyskasveilla todettujen virusten on havaittu vaihtavan isäntää. Laine kuvailee viruksia luonnon anarkisteiksi, jotka eivät kunnioita eliöille tyypillisiä rajoja, vaan hyppivät kasveista toiseen miten sattuu.

Juuri tämä tekee tutkimuksesta haastavaa, mutta tulosten uskotaan antavan uutta ymmärrystä kasvitautien monimuotoisuudesta.

– Se mitä viruksille tapahtuu näillä luonnonkasveilla, vaikuttaa varmasti siihen, mitä tapahtuu sitten pelloillakin.

Professorin kesä on kiireisintä aikaa

Alexander Stubb mainitsi taannoin, että professorille kesä-heinä-elokuu ovat leppoisaa loma-aikaa ja perussyyt ammatinvalintaan.

Kasviekologian professorilla kuitenkin kiireitä riittää kesälläkin, kuten muillakin tieteentekijöillä. Biologian opiskelijat ovat kenttäkursseilla ja professorilla opetushommia.

– Ei nämä kesät ehkä leppoisia ole, mutta ovat se työn suola. Me opetamme aktiivisesti kesällä ja omat tutkimuksemme ovat silloin käynnissä. Kyllä tämä on vuoden parasta aikaa, vaikkei ihan lomailua olekaan, Anna-Liisa Laine naurahtaa.

Juttu on osa "10 kertaa tieteestä" -sarjaa, jossa esitellään suomalaista tutkimusta. Aiemmin sarjassa on julkaistu alla olevat jutut:

Kun matematiikan perustutkimukselle yllättäen lahjoitetaan kolme miljoonaa euroa, on syytä kysyä miksi – mutta kaikkea ei voi laskemalla ennakoida

Kantasoluista syntyy eläviä kudoksia – suomalainen huippututkimus yhdistää biologiaa, teknologiaa ja lääketiedettä, jotta löydettäisiin uusia keinoja sairauksien hoitoon