Tutkimus: Kasvi johtaa valoa juuriinsa, jotka "näkevät" maan alle

Valo ohjaa juurten kasvua, mutta on niin heikkoa, etteivät maan alla liikkuvat eliöt sitä havaitse, eivätkä bakteerit pysty sitä hyödyntämään fotosynteesiin.

kasvit
Lituruohon kukkia.
Marie-Lan Nguyen / Creative Commons Attribution - CC BY 2.5

Kasvien varsissa, lehdissä ja kukissa sijaitsevien valoreseptorien on pitkään tiedetty säätelevän kasviyksilöiden kasvua. Myös juurissa on tiedetty olevan valoreseptoreita, mutta ymmärtämättä on jäänyt, kuinka ne vastaanottavat valoa syvällä maan alla.

Tutkija Hyo-Jun Lee Soulin yliopistosta Etelä-Koreasta ryhtyi selvittämään asiaa yhdessä työryhmänsä kanssa. He poimivat tutkittavakseen lituruohon (Arabidopsis thaliana), joka on vaatimaton yksivuotinen ristikukkaiskasvi. Sitä on käytetty paljon solubiologisissa tutkimuksissa.

Tutkijat havaitsivat, että kasvin varsi toimi kuituoptisena kaapelina, joka johti valoa juurten reseptoreihin eli fytokromeihin. Niissä alkaa kehittyä HY5-proteiinia, joka edistää juuren terveellistä kasvua.

HY5:n tuotanto keskeytyi, kun kasvien fytokromeille aiheutettiin mutaatioita. Tuloksena oli juurten kitukasvuisuus. Samalla niihin kehittyi outoja mutkia.

Tutkimuksesta kertoo New Scientist -julkaisu. (siirryt toiseen palveluun)

Tutkitut kemikaalit eivät välittäneet kasvusignaalia

Seuraavaksi tutkijat selvittivät, välittyykö valo kasvin läpi juuriin vai aktivoiko valo kemikaaleja, jotka toimisivat välittäjinä. Optinen kuitu asetettiin välittämään valoa kasvin varteen. Juuriston päähän maan alle sijoitettu tunnistin puolestaan vahvisti, että valo oli löytänyt tiensä perille asti.

Lisäksi tutkijat sijoittivat lituruohoja pimeään huoneeseen, ja niihin laitettiin sukroosin kaltaisia yleisiä välittäjäkemikaaleja. Juuret eivät juuri kasvaneet, minkä tulkittiin osoittavan, että kemikaalit eivät ohjanneet niiden kasvua.

Kaikkein tehokkaimmin kasvin läpi liikkui punainen valo. Tämän arveltiin johtuvan siitä, että sen aallonpituus on suurempi kuin esimerkiksi sinisen tai vihreän.

Hyo-Jun Leen mukaan valo on niin heikkoa, etteivät maan alla liikkuvat eliöt sitä havaitse, eivätkä bakteerit pysty sitä hyödyntämään fotosynteesiin.

Leen mukaan useimmilla kasveilla on fytokromeja, mikä saattaa tarkoittaa, että monet muutkin kuin litoruohot hyödyntävät valoa optimoidessaan juuriston kasvua.

"Perusteltu johtopäätös, mutta..."

New Scientistin haastattelema australialaistutkija Mike Haydon pitää tutkimuksen johtopäätöksiä perusteltuina, koska valo toimii välittäjänä kemikaaleja nopeammin. Lopullisesti asiaa ei ole vielä todistettu, Hayden painottaa.

Korealaistutkijat havaitsivat esimerkiksi, että valon välittymisestä kului kaksi tuntia ennen kuin kasvin fytokromit aktivoituivat. Aika on pidempi kuin voisi odottaa, Hayden sanoo.

Lisäksi tutkimuksessa testattiin vain eräitä mahdollisia kemiallisia välittäjäaineita. Tutkimus ei Haydenin mukaan onnistu sulkemaan pois sellaisen olemassaoloa.