5. sija, kansainvälinen sarja

Anni Karjala

The effect of water deficit stress on the biosynthesis of the cuticle of Vicia faba

(Kuivuuskäsittelyn vaikutus lehtivahan tuotantoon Vicia fabassa)

Kilpailutyö

Anni Karjala, 18, opiskelee Ressun lukiossa, Helsingissä.

”Olen erittäin kiinnostunut biologiasta ja selailtuani kirjoja Viikin kampuskirjastossa päädyin tähän mielenkiintoiseen aiheeseen. Olen myös huolestunut ilmastonmuutoksen seurauksista ja siitä, että luonnon monimuotoisuus on uhattuna. Halusin tarttua tähän aiheeseen kasvien näkökulmasta. Sain ohjausta opettajaltani Piia Koposelta.”

Keväällä 2010 Anni kokeili lukionsa kemian laboratoriossa erilaisia vahaa liuottavia aineita muutamilla eri kasveilla, jotta hän pystyi päättämään, mitä kasveja alkaisi kasvattaa ja millä aineella sekä millaisin menetelmin hän saisi myöhemmin pintavahat parhaiten liuotettua. Kesällä Anni kasvatti kotona eri kuivuuskäsittelyissä tutkimuskasvit ja keräsi kesäloman lopussa aineiston eli lehdistä liuotetut vahat koulussa. Hän punnitsi ensin tyhjät ja sitten vahoja sisältävät petrimaljat tarkemmalla analyysivaa’alla Helsingin yliopistossa. Syksyllä Anni kirjoitti raporttia ja analysoi tulokset.

Useimpien kasvien lehtiä suojaa ohut, vahamainen pintakerros eli kutikula. Tällä suojakalvolla on monta eri tehtävää, joista yksi tärkeimmistä on estää veden haihtumista ja näin parantaa kasvin kuivuudenkestävyyttä. Anni selvitti tutkimuksessaan kahdeksan eri rasituskokeen avulla, miten hyvin härkäpapu (Vicia faba) kestää kuivuuden aiheuttamaa stressiä.

Anni liuotti tutkimusta varten kehitetyn liuotusmenetelmän avulla härkäpapunäytteet dietyylieetterillä, jotta sai irrotettua kutikulaariosaset pintasolukosta. Annin kolmesti toistamien kokeiden tulokset osoittivat lisääntyneen kuivuusstressin korreloivan positiivisesti kutikulaariosasten määrän kanssa, vaikka toistokertojen vastaavuussuhteet vaihtelivatkin hieman. Annin tutkimus siis osoittaa härkäpavun sopeutuvan kuivuuteen, mikä antaa hyödyllistä tietoa kasvien abioottisesta stressinsiedosta. Tästä biologian osa-alueesta tarvitaan vielä lisää tutkimusta, jotta voidaan esimerkiksi selvittää, miten lehden pintakerroksen kemiallinen koostumus muuttuu stressin vaikutuksesta. Lisäksi tarvitaan tietoa siitä, miten stressi muuttaa kutikulan tuotantoa määrääviä tekijöitä solukalvon sisällä.

Arvioijien kommentit

Tekijän valitsema kasvitieteellinen tutkimusaihe on mielenkiintoinen ja ajankohtainen, mutta myös haasteellinen toteuttaa. Tutkimusmetodiikan kehittäminen on vaatinut lisätyötä, ja kasvien kasvattaminen ja ylläpito suunnitelmallisuutta sekä pitkäjänteisyyttä. Yhteistyö yliopiston kanssa on edellyttänyt omatoimisuutta ja itseluottamusta. Aihetta voi kuvata myös luovaksi, koska se edellyttää tekijältä sekä mielikuvitusta että tietoa.

Tutkimuksen tausta on selvitetty perusteellisesti ja aineistona on käytetty aiheeseen hyvin osuvia oppikirjoja, artikkeleita ja Internet-sivuja. Taustan selvittäminen on tapahtunut pääasiassa englanninkielistä materiaalia käyttäen, joten siihen on kulunut varmasti runsaasti aikaa ja vaivaa. Tutkimuskysymys on esitetty selkeästi, ja siitä on muokattu johdonmukainen tutkimusasetelma ja hypoteesi.

Tutkimuskasvin valinta on perusteltu. Koetta varten on suoritettu esikokeita, jonka perusteella on kehitetty vahojen mittausmenetelmää. Koetta on siis suunniteltu huolellisesti sekä kirjallisuuden että omien käytännön kokeiden perusteella, ja lopulta on valittu paras toteutettavissa oleva kokonaisuus. Menetelmät on kuvattu erittäin kattavasti. Aineistosta on tehty myös ylimääräisiä havaintoja.

Yhteenveto ja johtopäätökset on muodostettu tulosten pohjalta oikein ja tuloksia on analysoitu kriittisesti. Johtopäätöksien pohdiskelu osoittaa, että työn tekijä kykenee kriittiseen ajatteluun ja kokonaisuuksien hallintaan, työ sisältää myös rohkeaa pohdintaa menetelmien heikkouksista. Johtopäätöksien pohjalta nostetaan esiin uusia mielenkiintoisia kysymyksiä.

Työ on todella erinomainen kokonaisuus: kokeellinen työ, jolla on hyvin perusteltu tavoite ja joka on toteutettu kaikin puolin hienosti. Esitys on looginen ja johdonmukainen. Rakenteeltaan ja kieleltään työ on kuin ammattitutkijan työtä. Ennustamme menestyksekästä tutkijan uraa!

Annin harrastukset: Taitoluistelu ja lenkkeily