Männyn kaarna kätkee monimutkaisen perimän Männyn elämä on taiteilua. Syksyllä sen pitää kasvaa mahdollisimman myöhään, ettei se jää muiden puiden varjoon, mutta silti lopettaa ajoissa, ettei se kuole kylmyyteen, professori Outi Savolainen kertoo. 14
• Mänty on tärkeä suomalaiselle taloudelle ja sielunmaisemalle. Populaatiogenetiikka tutkii mäntyä kaarnaa syvemmältä. Teksti: Hilkka Lahti Kuva: Pauliina Mustonen Männyt levittävät siitepölyään säästelemättä tuulten kuljetettavaksi. Siitepölyhiukkasessa kulkee koko sen suuri perimä: perintöainesta on seitsenkertaisesti ihmiseen verrattuna. ”Umpimähkäinen pariutuminen on erinomainen keino saada aikaiseksi perinnöllistä muuntelua, siinä suhteessa ihminen ja mänty ovat samanlaiset”, perinnöllisyystieteen professori Outi Savolainen sanoo. <strong>Oulu</strong>n yliopiston populaatiogenetiikan tutkijat pureutuvat syvälle kasvien vuosituhansien aikana kehittyneeseen ja jatkuvasti muuttuvaan perimään. Miten kasvit sopeutuvat erilaisiin kasvuolosuhteisiin? Miksi suomalainen mänty näyttää männyltä niin etelässä kuin pohjoisessakin, mutta muutaman sadan kilometrin matka tekee etelän tulokkaan perintötekijät sopimattomaksi pohjoisen kylmyyteen. Miksi pohjoisen mänty ei etelässä pärjää serkkujen vauhdissa, vaan jää varjoon ja kuolee sekin? Nopeat apukasvit malleina Professori Outi Savolainen ryhmineen on kehittänyt männyn geenikarttaa, joka on geenien ja muiden DNA-merkkien sijaintipaikkoja kromosomissa kuvaava kaavio. Geenikartta antaa jo tienviittoja tutkijoille, mistä geenejä kannattaa etsiä, mutta ei vielä ole tarpeeksi tarkka, Savolainen muistuttaa. ”Umpimähkään otettu kohta männyn genomissa eli koko perintöaineksessa voi näyttää ihan samalta Siperiassa tai Saksassa kasvaneessa männyssä. Siksi tutkijoiden pitää päästä syvemmälle DNA:n emäsjärjestykseen.” Yhä edelleen ollaan kaukana männyn genomin selvittämisestä. Vielä jokunen vuosi sitten kukaan ei hurjimmissa kuvitelmissaankaan voinut ajatella sen sekvensoinnin olevan edes mahdollista lähitulevaisuudessa, mutta sekvensointitekniikat kehittyvät nopeasti. Kasvigenetiikassa käytetään hyväksi malliorganismia, lituruohoa, jonka perimä sekvensoitiin ensimmäisenä kasveista. <strong>Oulu</strong>n nimikkokasvi, hietapitkäpalko, on lituruohon lähisukulainen samoin kuin idänpitkäpalko, jota esiintyy laikuttaisesti esimerkiksi Äänisen rannoilla, Norjassa ja Yhdysvalloissa. Malliorganismeja käytetään kasvigenetiikassa apukasveina, koska niillä on vähän perimäainesta, ne kasvavat nopeasti, tuottavat paljon jälkeläisiä ja niitä on helppo risteyttää, Savolainen sanoo. Rikkakasvit eivät ole tiukasti paikkaansa sopeutuneita, vaan elävät siellä missä saavat jalansijan. Suurin osa kasveista menestyy kuitenkin parhaiten tietyillä alueilla, joilla ne ovat kehittyneet. Ne ovat perinnöllisesti erilaisia. Hitaat havupuut ja luonnonvalinta Havupuut ovat vanha ja hitaasti kehittyvä kasviryhmä. Männyn ja kuusen väliset erot ovat kertyneet 140 miljoonan vuoden aikana. Lituruohon ja sen sukulaisten välille samanlaiset erot kertyvät kymmenessä miljoonassa vuodessa. Savolaisen tutkijaryhmästä puolet tutkii männyn perimää, toinen puoli idänpitkäpalkoa. Männyn perimässä kiinnostavat geenit, jotka vaikuttavat etenkin sen ilmastoon ja ilmastonmuutokseen sopeutumiseen. Metsäntutkimuslaitoksen metsägeneetikkojen kanssa on tulevaisuudessa tarkoitus tutkia myös puun laatuun vaikuttavia geenejä. Kun tutkitaan sopeutumisen evoluutiota, ei tuijoteta pelkästään geeneihin, vaan yritetään ymmärtää myös luonnonvalintaa. Onko sopeutumisen takana yksi isovaikutuksinen geeni vai monta geeniä? Missä järjestyksessä geenit ovat valikoituneet? Jos joku tietty geeni on valikoitunut pohjoisen männyllä, onko sama tapahtunut pohjoiseen tulleella kuusella? ”Jos tiedämme, että saksalaiset idänpitkäpalot kukkivat aikaisin ja norjalaiset myöhään, emme vielä tiedä, mikä geeni tai mitkä geenit osallistuvat säätelyyn. Evoluutiobiologien työtä on selvittää, mistä luonnossa esiintyvä vaihtelu johtuu”, Savolainen korostaa. Perimän tunteminen geenitasolla ei riitä, täytyy tietää myös, mitä geeneistä seuraa. Kasvit ovat myös ympäristönsä luomuksia samalla tavalla kuin ihmisen pituuteen vaikuttaa geenien lisäksi kaurapuuron määrä. Geenien avulla ennusteita Kun ymmärretään männyn tai lituruohon sukulaisten sopeutumisprosessia, tietoa voidaan siirtää muihinkin kasveihin. ”Mikään ei ole niin käytännöllistä kuin hyvä teoria”, Savolainen korostaa. Kun kasvien sopeutumiseen vaikuttavat geenit saadaan selville, voidaan tehdä myös ennusteita siitä, minkälaiset kasvit kykenevät geneettisesti sopeutumaan esimerkiksi ilmastonmuutokseen. Minkälaisia pohjoisen kasvien pitäisi perimältään olla pärjätäkseen uudessa ympäristössä, pystyvätkö ne sopeutumaan tarpeeksi nopeasti ja miten sopeutumista voisi edistää. Tutkimus on yhteydessä myös metsänjalostukseen ja tietoa voidaan hyödyntää, kun suunnitellaan erilaisten siementen ja taimien käyttöalueita. Jos halutaan suojella geenivaroja tai kasvilajeja, on hyvä tietää, ovatko eri alueiden kasvit perinnöllisesti niin erilaisia, että ne vaativat myös suojelun erikseen. Perinnöllisyystieteen lait pätevät Outi Savolainen innostui perinnöllisyystieteestä heti ensimmäisenä opiskelusyksynään osallistuttuaan populaatiogenetiikan luennolle. ”Minua viehätti täsmällinen teoreettinen tausta ja ennustettavuus. Tein graduni banaanikärpäsistä, väitöskirjan ohran biologiasta ja lisäksi olen tutkinut trooppisia akaasioita. Niissä kaikissa pätevät samat perinnöllisyystieteen lait, jotka ovat suoraan siirrettävissä myös männyn tai ihmisen tutkimiseen.” Paras osa professorin työtä on työskentely yhdessä opiskelijoiden ja muiden tutkijoiden kanssa. Hauskuutta työhön tuovat myös kansainväliset yhteistyöprojektit, joista hyvänä esimerkkinä EU-projektit usein yhdessä Upsalan yliopiston, ranskalaisten ja espanjalaisten metsätutkijoiden tai Euroopan lituruohon sukulaisten tutkijoiden kanssa. ”Niistä saadaan tarpeellista tutkimusrahaa, mutta yhtä arvokasta on löytää yhteistyökumppaneita ja sellaista osaamista mitä meillä ei ole.” Outi Savolaisen tutkimusryhmä toimii myös professori Pekka Pamilon johtamassa populaatiogeneettisten analyysien huippututkimusyksikössä. 15
Change language