Kasvibiologi tähtää tutkimuksessa kansainväliselle huipulle

23.08.2012

Valo on kasvien kannalta erityisen tärkeä ympäristötekijä, koska se toimii fotosynteesin energianlähteenä ja mahdollistaa siten niin kasvien kuin eläinten elämän maapallolla. Toisaalta valo myös säätelee kasvien elintoimintoja ja puolustusmekanismeja koko kasvin elinkaaren ajan. Akatemiatutkija Saijaliisa Kangasjärvi keskittyy tutkimuksessaan kasvien valosopeutumisen ja puolustusvasteiden yhtymäkohtiin. 

”Minua on jo pitkään kiinnostanut miten kasvit ovat evoluutiossa kehittyneet selviämään kasvupaikoillaan. Kasvit altistuvat luonnossa monille ympäristötekijöille, jotka saattavat heikentää kasvien elinkykyä ja siementuoton tehokkuutta. Tällaisia stressitekijöitä ovat esimerkiksi kuivuus, valon määrän yllättävät vaihtelut sekä erilaiset kasvitaudit.”

Kasvien yhteyttävissä soluelimissä eli kloroplasteissa tapahtuva hiiliyhteyttäminen kytkeytyy tiukasti kasvisolun aineenvaihdunnan verkostoihin, kuten aminohappojen, vitamiinien ja erilaisten hyvin monimutkaisten kemiallisten yhdisteiden biosynteesiin. Nämä yhdisteet osallistuvat kasvien perusaineenvaihduntaan, toimivat viestimolekyyleinä ja osa niistä voi jopa suojata kasvia taudinaiheuttajia tai kasvinsyöjiä vastaan. Myös me ihmiset käytämme näitä samoja yhdisteitä ravintomme, terveytemme ja kauneutemme lähteinä.

Viherhiukkaset säätelevät kasvien elintoimintoja, mutta miten?

Kangasjärven, 40, mukaan erilaiset  ympäristöstressit voivat saada kasvin käynnistämään tarkoin ohjelmoituja stressivasteita, joihin usein liittyy  kasvun hidastuminen. Signaalinsiirtoon liittyvien mekanismien välistä vuoropuhelua ei kuitenkaan vielä tarkoin tunneta.

Kangasjärven tutkimusryhmä pyrkii selvittämään kasvien fotosynteesin, taudinsietokyvyn  ja kasvunopeuden väliset riippuvuussuhteet.

”Työkaluina käytämme kasvibiologian mallikasvina tunnetusta lituruohosta (Arabidopsis thaliana) tuotettuja mutantteja. Niille ominaisia ovat valosta riippuvat kehityshäiriöt sekä vääristyneet puolustusreaktiot. Esimerkiksi mutantti, jonka proteiinifosfataasi 2A:n (PP2A) säätelyalayksikön määrä on alentunut, on kitukasvuinen ja kuihtuu ennenaikaisesti kohtalaisen matalassa valointensiteetissä. Tutkimuksemme keskittyy PP2A:n säätelemien prosessien tunnistamiseen muun muassa erilaisia molekyylibiologian menetelmiä, mikroskooppitekniikoita ja proteomiikan sovelluksia hyödyntäen.” Vasemmalla ryhmäläisiä edestä katsoen: Moona Rahikainen, kangasjärvi, Andrea Trotta, Grzegorz Konert sekä Jouni Kujala.

Tällä hetkellä fotosynteesin ja puolustusvasteiden välinen molekyylitason vuoropuhelu on uusi ja kansainvälisellä tasolla vahvasti kehittyvä tutkimusalue. Kangasjärven tutkimusryhmän päätavoitteena on selvittää millaisten mekanismien välityksellä viherhiukkaset säätelevät kasvien elintoimintoja. Uuden tiedon myötä voidaan ottaa askel kohti kasvien säätelymekanismien kokonaisvaltaista ymmärtämistä. Lisäksi kasvitaudit ovat merkittävä taloudellinen sekä maailmanlaajuisesti ravinnon riittävyyteen vaikuttava tekijä. Tutkimustuloksia voidaankin soveltaa hyötykasvien jalostukseen tai tuotantotehokkuuteen liittyviä periaatteita määriteltäessä. Kasvien molekyylitason mekanismeista saatua tietoa voidaan soveltaa myös eläinmalleissa.

Laboratoriotyö ja teoreettiset kysymykset innostivat tutkimuksen pariin

Kangasjärvi on koulutukseltaan biologi. Hän opiskeli Turun yliopistossa pääaineenaan kasvifysiologiaa ja molekyylibiologiaa. Sivuaineina hän luki muun muassa biokemiaa ja eläinfysiologiaa.

”Biologia oli yksi vahvimmista aineistani jo kouluaikoina. Yliopistossa pääsin toisen opiskeluvuoden jälkeisenä kesänä vuonna 1993 harjoittelemaan laboratoriotyötä Fotosynteesiryhmään.  Oli jännittävää oppia erilaisia biokemiallisia menetelmiä ja myös tutkimukseen liittyvät teoreettiset kysymykset jäivät askarruttamaan mieltäni.”

Etsiessään vastauksia kysymyksiin Kangasjärvi tuli samalla ajautuneeksi fotosynteesitutkimuksen kiehtovaan maailmaan.

Huippuyksikössä työskentely palkitsee

Kasvibiologian alan tutkijana Kangasjärvi tähtää kansainväliselle huipulle: ”Haluan tehdä uraauurtavaa työtä yhdessä kasvien aineenvaihdunnan verkostojen ja puolustusvasteiden parissa työskentelevien alan kansainvälisten huippututkijoiden kanssa.”

Tätä tavoitetta tukee mainiosti työskentely Integroidun fotosynteesi- ja metaboliittitutkimuksen huippuyksikössä.

”Huippututkimusyksikkömme muodostuu  turkulaisista ja helsinkiläisistä tutkimusryhmistä, jotka pyrkivät yhdessä selvittämään miten kasvit ja syanobakteerit säätelevät yhteyttämisen reaktioita ja miten ne liittyvät primääri- ja sekundäärimetaboliittien ja biovedyn tuotantoon. Huippututkimusyksikön johtajana toimii professori Eva-Mari Aro Turun yliopiston  Biokemian ja elintarvikekemian laitokselta ja varajohtajana professori Kaarina Sivonen Helsingin yliopiston Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitokselta. Mukana ovat myös professori Mirja Salkinoja-Salosen ryhmä Helsingin yliopistosta sekä akatemiatutkija Paula Mulon ja minun tutkimusryhmäni Turun yliopistosta. ”

Kangasjärven mielestä työskentely huippuyksikössä on kansainvälistä, vaativaa, joskus kiireistäkin, mutta myös erittäin palkitsevaa.  Huippuyksikkö kerää eri alojen asiantuntijoita vahvaksi kokonaisuudeksi, joka riittävän rahoituksen turvin mahdollistaa kansainvälisesti korkeatasoisen tutkimuksen tekemisen. Tutkimuksen lisäksi huippuyksikkö tukee voimakkaasti nuorten tutkijoiden koulutusta ja itsenäistymistä tutkijanurallaan.

Päivittäisissä rutiineissani aikani kuluu opiskelijoiden ohjaamiseen, kirjallisuuden seuraamiseen, käsikirjoitusten kirjoittamiseen ja erilaisiin hallinnollisiin tehtäviin.  Varsinaisen laboratoriotyön tekeminen on itselläni jäänyt koko ajan vähemmälle ja vähemmälle.”

Kangasjärven tutkimusryhmään,  kuten koko huippuyksikköönkin kuuluu jäseniä ja yhteistyökumppaneita maailman lähes joka kolkasta: ”Kotilaboratoriossa tehtävän tutkimustyön lisäksi osallistumme aktiivisesti myös kansainvälisiin kongresseihin sekä tutkimusverkostoihin ja teemme tutkimusvierailuja  yhteistyökumppaneidemme laboratorioihin."

Käytännön kasvibiologiaa omassa puutarhassa

Kangasjärvi perheineen asuu Helsingissä, mutta viettää myös paljon aikaa kakkosasunnossaan Paimiossa, Turun lähellä. Kangasjärven mies, Jaakko toimii kasvibiologian professorina Helsingin yliopistossa. Niinpä Kangasjärvien perheessä tutkimus on oikeastaan elämäntapa, vaikkei varsinaisesta tieteestä kotona aina niin kovin paljoa puhuttaisikaan. ”Raskas työ vaatii raskaat huvit! Niinpä vapaa-aikani kuluu jumppasalilla, mieheni kanssa maastopyöräillen tai poikani kanssa sieniä samoillen.” Käytännön kasvibiologiaa Kangasjärvet toteuttavat hoitamalla maalla pientä puutarhaa, jossa on mukavaa viettää aikaa sukulaisten ja ystävien kanssa grillaillen Metsässä kulkiessaan Kangasjärvi myöntää mietiskelevänsä usein työhönkin liittyviä kysymyksiä: ”Miten saniaisten ja lehtipuiden sopeutumismekanismit eroavat toisistaan? Tai miksi juuri meidän lähirinteessämme metsävadelmat kasvavat niin suuriksi ja meheviksi?”

Teksti: Terhi Loukiainen
Kuvat: Jaakko Kangasjärvi ja Anna Lepistö