Tiedekunnan uutiset Yhteystiedot
PL 62 (Viikinkaari 11)
00014 Helsingin yliopisto

mmtdk-hallinto(at)helsinki.fi
mmtdk-opintoasiat(at)helsinki.fi

Flamma

Facebook

Instagram University of Helsinki

Väitös: Kasvien kierteinen kasvu ja virusalttius juontuvat mikrotubuluksista

Oletko ihailut köynnöstäviä kasveja ja niiden spiraalimaisia kärhöjä? Miksi jotkin kasvit kasvavat suoraan, kun taas toiset kiipeävät ja kiertyvät? Syynä on kasvien solutason arkkitehtuuri. Solujen kasvusuuntaa ohjaa solunsisäinen salaperäinen mikroskooppinen putkisto, mikrotubulus-verkosto. Mikrotubulusten toimintaa häiritsemällä kasvun suuntaus muuttuu ja kasvinosat saadaan kiertymään. MMM Tuuli Haikonen selvitti 27.9.2013 tarkastettavassa väitöskirjassaan, että samaisilla mikrotubuluksilla on tärkeä rooli myös kasvivirusten monistumisessa.

Solujen jakautuessa mikrotubulukset ohjaavat jakautumiskohdan sijaintia ja jakavat solun perimän tasaisesti uusiin soluihin. Kasvisoluissa mikrotubulus-putkisto muodostaa erityisen verkoston, joka sijoittuu solun ulkorajoille, solukalvon sisäpinnan tuntumaan. Niiden läheinen kosketus solun ulko- ja sisäpuolen rajalla olevaan solukalvoon mahdollistaa sen, että ne välittävät solun ulkoista ja sisäistä viestintää. Näin mikrotubulusten toiminnat heijastuvat kasvin kasvuun ja kehitykseen.

- Mikrotubulusten kautta aistittu vaaratilanne johtaa kasvun hidastumiseen ja puolustustoimenpiteiden käynnistymiseen, Haikonen kertoo.

Haikonen sai selville mikrotubulusten merkityksen tutkiessaan perunan A-virusta. Perunan A-virus kuuluu sato- ja laatutappioita aiheuttavien potyvirusten suureen ryhmään. Virukset loisivat soluissa ja monistumistaan varten lainaavat ja muokkaavat solun sisustaa. Kasvisolussa viruksen proteiinit pääsevät suoriin kosketuksiin kasvin omien proteiinien kanssa ja siten häiritsemään kasvien kasvua ja puolustusta.

Perunan A-viruksen proteiinin tiedettiin tarttuvan mikrotubulusten toimintaa säätelevään HIP2- kasviproteiiniin, mutta vuorovaikutuksen merkitystä ei aiemmin tunnettu. Haikonen havaitsi, että kasvin HIP2 sijaitsi solussa mikrotubuluksilla ja viruksen sairastuttamissa soluissa virusproteiini tarttui siihen. Näin virus pääsi kosketuksiin mikrotubulusverkoston kanssa. Viruksen monistumismuodostelmia, virusrakkuloita, löytyi myös mikrotubulusten läheisyydestä, mikä viittasi siihen, että mikrotubulukset saattavat vaikuttaa viruksen monistumiseen.

Luvassa terveempiä lajikkeita – ja köynnöstävä peruna?

Tuuli Haikonen tutki perunan HIP2-proteiinia tupakka-kasveissa, jotka ovat perunan lähisukulaisia. Tupakan HIP2-proteiinin määrää vähennettiin hiljentämällä sitä tuottavan kasvin oman geenin ilmenemistä, jolloin lehdet kiertyivät ja kasvin muoto muuttui propellimaiseksi. Kierteisissä kasveissa perunan A-viruksen määrä oli alempi, mistä saattoi päätellä, että virus tarvitsee HIP2:sta ja mikrotubuluksia monistumiseensa.

- Samanlainen vaikutus saatiin muuttamalla viruksen HIP2-vuorovaikutusta: Mutatoidut virusmuodot, jotka tarttuivat HIP2:n heikommin kuin viruksen villimuoto, lisääntyivät heikommin. Myös kasvin puolustus heräsi, johtaen vakaviin kuoliolaikkuihin lehdissä.

Haikosen tutkimus on esimerkki siitä, kuinka molekyylitason kautta päästään käsiksi virusinfektion syvempään olemukseen. Nyt tiedetään, että HIP2-geenin kirjoa viljelykasvien geenivaroista kannattaa analysoida. Tulokset auttavat jalostamaan viruskestäviä lajikkeita.

- Ehkäpä saamme sivutuotteena kauniisti köynnöstävän ja kiipeävän perunan tai tomaatin, väittelijä kertoo.

Väitöstutkimus tehtiin maataloustieteen laitoksella kasvipatologian professori Jari Valkosen tutkimusryhmässä. Osa väittelijän rahoituksesta tuli Kasvitieteen tohtoriohjelman kautta.

Teksti: Tuuli Haikonen ja Sanna Schildt
Kuva: Tuuli Haikonen