UEF väitös 16.12. Kasvien välinen tiedonvaihto suojaa kasvia tuholaisilta, mutta otsoni häiritsee viestintää

Vioitettujen kasvien lähettämät kemialliset hajuviestit auttavat ympäristön terveitä kasveja vahvistamaan puolustusmekanismejaan, osoittaa MSc Patricia Sarai Girón-Calva väitöstutkimuksessaan.

Ilmiö todennettiin kahdella eri kasvilajilla, rauduskoivulla ja keräkaalilla. Tuholaiset myös munivat vähemmän vioittuneen naapurikasvin hajuille altistuneelle keräkaalille kuin terveiden naapurikasvien ympäröivälle kasville.

Aina naapurikasvin hajuille altistuminen ei kuitenkaan ole hyväksi vastaanottajakasville, mikä todettiin parsakaalin ja keräkaalin välisessä vuorovaikutuksessa. Vioittuneen parsakaalin hajusignaalit altistivat keräkaalin tuhohyönteisten muninnalle. Ilman epäpuhtaudet voivat vaikuttaa ilmassa välittyvään kemialliseen viestiin ja kohonneen otsonin todettiinkin häiritsevän kasvien välisiä vuorovaikutuksia kenttäoloissa.

Kasvit lisäävät haihtuvien kemikaalien päästöjä tuholaisten aiheuttaman vioituksen seurauksena. Tämän tuoksukirjon avulla kasvit tiedottavat fysiologisesta tilastaan muille eliöille, mukaan lukien lähiympäristön kasvit, jotka reagoivat haihtuviin viesteihin lisäämällä omaa puolustustaan. Laboratorio-oloissa otsoni kuitenkin huomattavasti häiritsi kasvien vuorovaikutusta reagoimalla haihtuvien yhdisteiden kanssa ja samalla heikensi hajusignaalia. Alailmakehän otsonia pidetään yhtenä tärkeimmistä ilmansaasteista taajamien ulkopuolella ja sen pitoisuuden odotetaankin merkittävästi kasvavan ilmastonmuutoksen seurauksena. Toistaiseksi on kuitenkin puuttunut tieto siitä vaikuttaako alailmakehän otsoni merkittävästi kasvien välisiin vuorovaikutuksiin kenttäolosuhteissa.

Tutkimuksessa tehtiin useita kokeita laboratoriossa, kasvihuoneessa ja kentällä. Tavoite oli tutkia kasvi-kasvi vuorovaikutusta viljelykasveilla ja puuvartisilla kasveilla. Erityisesti selvitettiin miten hajusignaalin vastaanottajakasvin omat haihtuvien yhdisteiden päästöt muuttuvat ja sitä lisäävätkö hajusignaalit vastaanottajakasvin puolustusta ja kestävyyttä munivia tuholaisia kohtaan. Tuholaisten munat ovat uhka kasveille, koska niistä kehittyy ahnaita toukkia, jotka kuluttavat huomattavia määriä kasvisolukkoa, mikä merkitsee viljelykasveilla merkittäviä taloudellisia tappioita.

Kokeet tehtiin Itä-Suomen yliopiston otsonialtistuskentällä, mikä mahdollisti vallitsevan otsonipitoisuuden kohottamisen 1,5 kertaiseksi, jotta voitiin tutkia, häiritseekö otsoni kasvien välisiä vuorovaikutuksia.

Tutkimus on tärkeä ja ajankohtainen, koska se antaa lisätodisteita siitä, että kasvien luontaiset haihtuvat yhdisteet vaikuttavat toisiin kasveihin ja siten niitä voidaan hyödyntää viljelykasvien kasvinsuojelussa. Otsonin haitalliset vaikutukset on kuitenkin huomioitava, kun pyritään kehittämään kasvien vuorovaikutukseen perustuvaa tuholaistorjuntaa.

MSc Patricia Sarai Girón Calvan ympäristötieteen alaan kuuluva väitöskirja Volatile-mediated plant-to-plant interactions and the effects of an ozone polluted environment tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii Associate Professor André Kessler, Cornell University, ja kustoksena professori Jarmo Holopainen, Itä-Suomen yliopisto.

Patricia Sarai Girón-Calva on syntynyt vuonna 1985 Tapachulassa, Chiapasissa, Meksikossa, ja hänen kotikuntansa on Espoo. Girón-Calva on valmistunut Bachelor of Ingeneering vuonna 2008, Technological Institute of Celaya ja Master of Science vuonna 2011, CINVESTAV-Unidad Irapuato.