Tutkimus:

Otsoni ei yksin riitä aiheuttamaan kasvivaurioita

Alailmakehän otsonipitoisuudet ovat kohonneet mm. teollisuuden ja liikenteen päästöjen vuoksi. Otsonin on havaittu olevan haitallista kaikille eliöille, myös kasveille, ja sen on todettu aiheuttavan kasveissa näkyviä vaurioita. Pohjois-Savon ympäristökeskus on ollut mukana kansainvälisessä tutkimushankkeessa, jossa selvitettiin otsonin vaikutusmekanismia kasvivaurioiden synnyssä geenitasolla. Tutkimus suoritettiin kontrolloiduissa olosuhteissa  altistuskaapeissa, käyttäen tomaattia mallikasvina. Etyleeni on luontainen, kaasumainen kasvihormoni, jolla on vaikutuksia kasvin kasvuun ja  kehitykseen ja sitä käytetään kaupallisesti mm. hedelmien kypsytykseen. Kasvit erittävät etyleeniä myös erilaisissa stressitilanteissa, ja sillä on tärkeä rooli kasvin oman puolustusjärjestelmän heräämiseen johtavassa tapahtumasarjassa. Otsonikäsittelyn todettiin aiheuttavan nopeaa etyleenin ja sen esiasteiden muodostumista tutkituissa tomaattikasveissa joiden lehtiin myös muodostui näkyviä solukkovaurioita. Tutkimuksessa kyettiin osoittamaan, että otsoni "käynnistää" tiettyjä etyleenin muodostumiseen tarvittavien proteiinien eli entsyymien geenejä. Otsonille altistuminen ei kuitenkaan yksin riittänyt aiheuttamaan vaurioita. Myös etyleeniä tarvittiin viestin välittäjäksi, jotta kasveissa voi käynnistyä ns. ohjelmoituun solukuolemaan -  ja siten näkyvien vaurioiden muodostumisee

 - johtava tapahtumaketju. Kasvin itsensä tuhoama solukko, eli kasvisolujen  "joukkoitsemurha" , voi puolestaan toimia suojamuurina, jolla kasvi koettaa ehkäistä suurempien vaurioiden syntyä.

Tutkimus on toteutettu yhteistyönä GSF-tutkimuskeskuksen (Biokemiallisen kasvipatologian instituutti, Oberschleissheim, Saksa), Helsingin yliopiston (Biotekniikan instituutti, Helsinki), Kuopion yliopiston (Ekologisen ympäristötieteen laitos, Kuopio), Nottinghamin yliopiston (Kasvitieteellinen osasto, Loughborough, Iso-Britannia), Pohjois-Savon  ympäristökeskuksen (Kuopio) sekä Turun yliopiston (Biologian laitos, Turku) kesken ja tutkimuksen tulokset on julkaistu kansainvälisessä tieteellisessä Plant Physiology  -julkaisusarjassa joulukuussa 2002.

Julkaisun tiedot:

Moeder, W., Tauriainen, A., Barry, C., Betz, C., Tuomainen, J., Utriainen, M., Grierson,  D.,  Sandermann, H. Jr., Langebartels, C. & Kangasjärvi, J. (2002) Ethylene synthesis regulated by bi-phasic induction of ACC synthase and ACC oxidase genes is required for H2O2 accumulation and cell death in ozone-exposed tomato. Plant Physiol. 130:1918-1926. (Vetyperoksidin akkumuloituminen ja solukuolema edellyttää kaksivaiheista ACC-syntaasi  ja ACC-oksidaasi -geenien indusoitumisen säätelemää etyleenituotantoa otsonille  altistetussa tomaatissa)