Härmätutkimusta hämäläisen pellon pientareella

Kasvitaudit vähentävät maataloudessa satoa ja niiden torjunta lisää työtä ja kustannuksia.  Maataloudessa taudinaiheuttajan epidemia voi kasvukauden aikana tuhota suuren osan kasvustosta. Luonnonpopulaatioissa ei yleensä tapahdu yhtä tuhoisia epidemioita vaan esimerkiksi heinäratamoa infektoiva härmää esiintyy Ahvenanmaalla vain 2-5 % luonnonpopulaatioissa. Heinäratamo-härmä – vuorovaikutuksen tutkiminen auttaa meitä ymmärtämään taudinaiheuttajan ja isäntäkasvin luontaista ko-evoluutiota.

Eri taudinaiheuttajia tutkittaessa luonnon populaatioissa on havaittu että taudinaiheuttajat voivat esiintyä yhteisinfektiona saman lajin eri genotyyppien infektoidessa yhtä aikaa samaa isäntää. Tutkimustietoa yhteisinfektion yleisyydestä ja sen vaikutuksista taudinaiheuttajan epidemiaan luonnonpopulaatioissa on kuitenkin vähän.  Aiemmissa tutkimuksissa Ahvenanmaan härmäpopulaatioista on löydetty ilmiasultaan erilaisia härmälinjoja. Molekylääristen menetelmien kehittyessä voidaan erotella samassa isäntäkasvissa ja – populaatiossa esiintyvät saman lajin geneettisesti erilaiset yksilöt. Heinäratamon härmän genomista on sekvensoitu itiöissä ekspressoituvat geenit ja niiden perusteella löydetty geenimerkkejä, joilla voidaan erotella ahvenanmaalaisten populaatioiden härmiä toisistaan.  Geneettisten analyysien perusteella tiedämme nyt että suurin osa härmäpopulaatioista koostuu geneettisesti erilaisista härmäyksilöistä ja että nämä ovat läheisessä kontaktissa toisiinsa. Voidaan siis olettaa että tämä yhteiselo vaikuttaa härmän toimintaan mutta onko se taudinaiheuttajan kannalta hyödyllistä vai haitallista? Entä kasville? Näihin kysymyksiin haen vastausta hämäläisen pellon pientareelta. Lammilla voin tutkia tätä Suomessa Ahvenanmaalle rajoittuvaa taudinaiheuttajaa ikään kuin luonnon laboratoriossa. Ahvenanmaalta kerätyistä sieni näytteistä valitsin kaksi, jotka olen tartuttanut heinäratamoihin yhdessä ja erikseen sekä seurannut niiden epidemiaa tutkimus ruuduissa. 

Toinen puoli tässä kiehtovassa kamppailussa on kasvin mekanismit reagoida härmäsienen infektioon.  Luonnonpopulaatioissa nähdään kasvin puolustusmekanismien monimuotoisuus ja kuinka hienosyistä perimältään vaihtelevien kasvi-sieni yhdistelmien vuorovaikutus on. Härmäsienen hyökkäys kasvin puolustusta vastaan etenee vaiheittain, ja osa kasveista pystyy estämään härmän tunkeutumisen kokonaan, osa voi hidastaa tai rajata sitä ja osa jää alttiiksi hyökkäykselle. Kuitenkin puolustusmekanismit reagoivat perimäänsä kirjoitetun kaavan mukaan eri tavoin eri härmäyksilöihin.

Kokeessani Lammilla halusin testata miten näiden puolustusmekanismien ylläpito vaikuttaa kasvin muihin ominaisuuksiin, kasvuun ja lisääntymiseen.  Jaoin kasvit eri ruutuihin ja seuraan kolmen kesän verran kasvin demografiaa, eli kasvien kasvua ja kuihtumista sekä uusien taimien syntyä. Valitsin kasveja, joilla on hallussaan resistenssigeenejä useita härmägenotyyppejä vastaan sekä kasveja jotka pystyvät rajaamaan härmän kasvua että alttiita kasveja. Erityisesti minua kiinnostaa kuinka tehokkaasti laboratoriossa mitatut puolustusmekanismit toimivat ja voivatko kasvit luonnonoloissa hillitä epidemiaa rajaamalla ja hidastamalla yksittäisten sienten itiöinnin kasvua.

Kokeen tuloksia voidaan hyödyntää taudinaiheuttajien epidemioiden ennustamisessa ja kasvien resistenssijalostuksessa.

Hanna Susi on saanut säätiön apurahan 2011 väitöskirjatutkimukseen.