Kasvitutkijolla voi olla viljelmillään satoja perimältään erilaisia kasveja. Kasvien molekyyli- ja geenitason kysymyksiin syventyneet tutkijat selvittävät, kuinka geneettinen erilaisuus vaikuttaa kasvien ominaisuuksiin ja miten kasvitaudit, kuivuus tai muut stressitekijät vaivaavat erilaisia kasviyksilöitä. Pohjalla on tietysti vielä tutkimuksen suuri kysymys: Miksi?
Perustietojen haalimiseksi monen tutkijan työhön on tähän asti kuulunut loputon mittaaminen, usein käsipelillä: lehtipinta-ala, yhteyttämiskyky, reaktiot lämpöön, erilaisiin valo-oloihin ja kasvitautien hyökkäyksiin ja niin edelleen. Nyt käsinmittauksen aika on vähitellen väistymässä.
Miten kylmäkäsittely vaikuttaa?
Viikkiin pystytetettiin kesällä kaksi kansainvälisestikin huippumodernia, automaattista kasvien kuvantamislaitteistoa. Niiden lähimmät vastineet löytyvät Saksasta ja kohta myös Tanskasta.
Kummassakin laitteistossa kasveille on varattu tila, jossa niitä voidaan ennen kuvantamista kasvattaa vakaissa lämpötila- ja valo-oloissa. Kasvattamosta kuljetin siirtää kasvit automaattisesti mitattaviksi ja kuvattaviksi. Tietokone määrittää kuvasarjojen perusteella kasvien korkeuden, leveyden ja lehtipinta-alan sekä laskee monia muita muotoon liittyviä määrityksiä.
Punaisen, vihreän ja sinisen värikanavan kuvia yhdistämällä kasvin vointia voidaan vertailla erilaisten käsittelyjen jälkeen. Kun kasveja lisäksi analysoidaan lämpö- ja fluoresenssikameroilla, päästään näkemään asioita, joita ei tavallisessa valossa ihmissilmällä nähdä.
– Pienemmällä laitteistolla voimme kuvata lituruohon kokoluokkaa olevia kasveja, ja suurempaan, kasvihuoneosastossa olevaan laitteistoon mahtuu noin 300 jopa 120 senttiä korkeaa kasvia, kertoo projektivastaava Kristiina Himanen Viikin kasvitieteen keskus ViPS:stä.
Mikrobit lievittämään kasvin stressiä
Työn järkevöitymisen lisäksi laitteiston parhaita puolia on objektiivisuus.
– Kasvitautien vakavuuden määrittely on tähän saakka riippunut tarkastelijasta. Nyt voimme laskea pikseli pikseliltä infektoituneen alueen koon ja todeta värin. Lisäksi kuvamateriaaliin on tarvittaessa helppo palata myöhemmin, sanoo kasvitautejakin tutkiva Himanen.
Voimme laskea pikseli pikseliltä infektoituneen alueen koon.
Ensimmäisiä laitteiston käyttäjiä on Long Xie, jonka väitöstutkimukseen liittyviä verikurjenpolvia, Geranium sanguineum, kasvatetaan viherkatoille tyypillisissä vaihtelevissa kosteusoloissa. Tarkoitus on reilun kuukauden mittaisen jakson aikana tutkia, kuinka paljon kasvien stressiä saadaan vähenemään käyttämällä erityisiä, stressiä lieventäviä juuristomikrobeja.
Kasvien lämpötila ja yhteyttäminen heijastelevat sen terveydentilaa ja stressin määrää.
– Laitteisto ylläpitää tarkalleen tiettyä mullan kosteus- ja kuivuusvaihtelua. Se myös mittaa automaattisesti kasvien lämpötilaa ja yhteyttämistä, jotka molemmat heijastelevat kasvin terveydentilaa ja stressin määrää, kuvaa väitöskirjatyön ohjaaja, kasvipatologian professori Jari Valkonen maaatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.
Kaikille hyötykäyttöön
Laitteistot on rakennettu emeritusprofessori Tapio Palvan johtaman kansallisen kasvien fenotyyppausinfrastruktuurin eli NaPPI-hankkeen Suomen Akatemialta saaman merkittävän rahoituksen turvin. Samaan projektiin kuuluu myös Itä-Suomen yliopistoon Joensuuhun pystytetty kuvantamislaitteisto. Mukana on yhteistyökumppaneita lisäksi Turun ja Oulun yliopistoista sekä Luonnonvarakeskuksesta.
Laitteistoa ovat tervetulleita hyödyntämään niin yhteistyökumppaneiden tutkimusryhmät kuin ulkopuolisetkin.
– Tarjoamme tutkijoille kokonaispakettia, johon kuuluvat tutkimussuunnitelma ja sen koordinointi, kasvien ylläpito koejakson aikana, toistuvat mittaukset sekä datan läpikäynti ja analysointi. Kiinnostusta onkin jo ilmennyt, myös yllättäviltäkin tahoilta, Himanen sanoo.