Varjostusta välttävien reaktioiden muodostuminen ja seuraukset esimerkkinä kasvien ja ympäristön vuorovaikutuksesta

    Research output: ThesisBachelor's thesis

    Abstract

    Kasvien kyky liikkua on lähes olematon. Tehokas resurssien – valon, veden ja ravinteiden – keräys edellyttää kykyä sopeutua vallitseviin ja muuttuviin ympäristöolosuhteisiin rakenteellisesti ja fysiologisesti, mikä ilmenee kasvien suurena fenotyyppisenä plastisuutena. Plastiset reaktiot ovat kasvin eri osissa tapahtuvia rakenteellisia tai fysiologisia vasteita, joita muutokset ympäristössä aiheuttavat. Koko kasvin tasolla plastiset vasteet muodostuvat paikallisten plastisten reaktioiden vuorovaikutuksessa. Fenotyyppinen plastisuus on mahdollista genotyypin asettamissa rajoissa ja sen voimakkuus vaihtelee lajien, elinympäristöjen ja elinkierron vaiheiden välillä.

    Plastiset vasteet ovat riippuvaisia ympäristöstä saatavasta tiedosta. Jotta vasteet olisivat kasville adaptiivisia, niitä aiheuttavien ympäristön signaalien on kuvattava luotettavasti resurssien saatavuutta ja sen muuttumista. Signaalien hyödyllisyys ja luotettavuus riippuvat mm. vasteista hyötymiseen kuluvasta ajasta ja signaalin lähteestä. Elottoman ympäristön resurssit ja kasvien keskinäinen vuorovaikutus luovat puitteet, joissa ympäristön signaalien tulkitseminen ja plastiset reaktiot tapahtuvat. Resurssien hyödyntämisen tehostamiseksi kasveille on kehittynyt erilaisia strategioita kohdata ympäristönsä. Strategiat vaikuttavat kasvien välisen kilpailun voimakkuuteen ja ilmenevät eroina ympäristön signaalien tulkitsemisessa sekä plastisten reaktioiden laadussa ja voimakkuudessa.

    Sensoriset fotoreseptorit ovat molekyylejä, joiden tehtävä on vastaanottaa ympäristön valosignaaleita ja välittää kasville informaatiota plastisia reaktioita varten. Tutkituimpia sensorisia fotoreseptoreita ovat fytokromit, jotka absorboivat punaisen ja pitkänpunaisen valon aallonpituuksia. Niiden merkittävin tehtävä on vallitsevasta ja etenkin tulevasta varjostuksesta kertovan valon aallonpituuden muutoksen havaitsemiseen. Yhdessä muiden sensoristen fotoreseptoreiden avulla aistittavan kokonaisvalomäärän vähentymisen kanssa muutos punaisen valon aallonpituudessa johtaa kasvissa varjoa välttäviin vasteisiin. Näihin vasteisiin kuuluu lukuisia morfologisia muutoksia, jotka kohottavat lehtiä ylemmäs ja suuntaavat ne paremmin auringon valoa kohti. Fytokromien toimintamekanismi sekä plastisten vasteiden paikallinen luonne mahdollistavat joustavan reagoimisen varjostuksesta kertoviin signaaleihin ja signaalien lähteiden erottelemisen.

    Varjoa välttävät vasteet lisäävät kasvin kykyä sopeutua muuttuvaan valoympäristöön. Vasteiden voimakkuus vaihtelee lajien välillä, lajin populaatioiden välillä ja kasvin elämän aikana. Tämä on seurausta erilaisista kilpailuun liittyvistä strategioista ja toimintamalleista sekä vasteiden vaihtelevasta hyödystä erilaisissa ympäristöissä. Yksittäisten kasvien lisäksi varjoa välttävät vasteet vaikuttavat moni- ja yksikerroksisten kasviyhteisöjen rakenteen muodostumiseen. Latvustoltaan tasakorkuisen kasvuston dynamiikan ja siihen liittyvän sensoristen fotoreseptorien toiminnan ymmärtäminen on tärkeää maatalouden sovellusten kannalta.
    Original languageFinnish
    Publication statusPublished - 9 Oct 2013
    MoE publication typeG1 Polytechnic thesis, Bachelor's thesis

    Cite this