Siementen itäminen ja talvi

Yksivuotiset kasvit lakastuvat kasvukauden lopussa, joten seuraavan vuoden kasvu on kokonaan kesän aikana kypsyneiden siementen varassa. Monilla yksivuotisilla kasveilla on kuitenkin itämisajankohdan suhteen kahdenlaisia yksilöitä. Syysyksivuotiset yksilöt itävät jo syksyllä. Taimista kasvaa pienehkö lehtiruusuke, joka talvehtii. Kevätyksivuotiset yksilöt talvehtivat siemeninä ja itävät vasta keväällä. Kummassakin tapauksessa kukkiminen ja uusien siementen kypsyminen tapahtuu yhden kesän aikana. Tällaisia syys- ja kevätyksivuotisia yksilöitä on esimerkiksi peltotaskuruoholla (Thlaspi arvense), ja yleensä yhdessä yksittäisessä populaatiossa on molempia tyyppejä.

Peltotaskuruohon taimia itämiskokeessa, kuva: Timo Saarinen.

 

Ilmaston lämpenemisen myötä lauhat talvet ovat yleistymässä. Lauhoista talvista voi olla sekä hyötyä että haittaa yksivuotisille kasveille. Jos talven keskeyttää pitkä lauha jakso, kevätyksivuotiset siemenet voivat itää tai syysyksivuotiset lehtiruusukkeelliset yksilöt voivat aloittaa kasvunsa liian aikaisin. Vaurioita voi syntyä, mikäli lauhaa jaksoa seuraa pakkasia. Toisaalta vihreinä talvehtivat syysyksivuotiset kasvit voivat hyötyä lämpimästä jaksosta, mikäli niiden yhteyttäminen aktivoituu jakson aikana.

Selvitimme talven lauhat jaksot vaikuttavat yksivuotisen peltotaskuruohon talvehtimiseen. Luonnon populaatiosta kerättyjä siemeniä kylvettiin syksyllä ruukkuihin. Noin puolet siemenistä iti jo syksyn aikana. Sekä itäneet syysyksivuotiset yksilöt että siemenenä talvehtivat kevätyksivuotiset yksilöt jätettiin talvehtimaan ulos koekasvimaalle. Sekä syys- että kevätyksivuotisista puolet tuotiin keskitalvella laboratorioon kasvatuskaappiin +10 °C/+5 °C lämpötilaan (päivä/yö) 6 tunnin päivänpituuteen 8 vuorokauden ajaksi. Näillä olosuhteilla jäljiteltiin talven lauhaa jaksoa. Kokeellisen lauhan jakson aikana kevätyksivuotiset eivät itäneet, eli lämpökäsittely ei riittänyt purkamaa  n siementen lepotilaa. Sitä vastoin syysyksivuotisten yksilöiden yhteyttäminen aktivoitui välittömästi. Talviaikaisesta yhteyttämisestä voi olla hyötyä, sillä muodostuvat sokerit voivat parantaa kasvien pakkaskestävyyttä ja nopeuttaa keväällä tapahtuvaa kasvuunlähtöä.

Kokeellisen lämpimän jakson jälkeen kasvit/siemenet palautettiin ruukuissaan ulos talvehtimaan. Seuraavana kesän lopussa sekä koko talven ulkona talvehtineista että kasvatuskaapissa lauhan jakson kokeneista yksilöistä kerättiin siemeniä. Kokeen ehkä kiinnostavimmat tulokset saatiin, kun nämä seuraavan sukupolven yksilöiden itämistä seurattiin syksyllä. Jos emokasvi oli kokenut lämpimän jakson kasvatuskaapissa (syysyksivuotiset lehtiruusukkeena tai kevätyksivuotiset siemenenä), jälkeläisistä vähäisempi osa iti syksyllä verrattuna sellaisiin jälkeläisiin, joiden emokasvit olivat olleet koko talven ulkona (ilman ylimääräistä kokeellista lauhaa jaksoa).

Talven lauhat jaksot siis vaikuttivat seuraavan sukupolven itämiseen, siten että kevätyksivuotisten yksilöiden osuus kasvoi. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että melko vähäiset muutokset talvi-ilmastossa voivat vaikuttaa oleellisesti yksivuotisten lajien talvehtimiseen. Koska kasvien kuolleisuus oli kokeessa erittäin vähäistä, saatua tulosta ei voi selittää yksilöiden kelpoisuuden eroilla eri talvehtimisoloissa, mikä olisi voinut aiheuttaa vähemmän kelpoisten yksilöiden karsiutumista luonnonvalinnan kautta. Todennäköisesti tulosta selittää ns. epigeneettinen periytyminen, millä tarkoitetaan geenien säätelyn periytymistä (aktivoitumista tai passivoitumista) ilman DNA:n emäsjärjestyksessä tapahtuvia periytyviä muutoksia.

KIRJALLISUUS

Saarinen T., Lundell R., Åström H. & Hänninen H. 2011. Parental overwintering history affects the responses of Thlaspi arvense to warming winters in the North. –Environmental and Experimental Botany 72: 409–414.