Sinisiä komealupiineja niityllä.

Maaperämikrobit voivat selittää komealupiinin levinneisyyttä – vaikuttavat myös kasvin ominaishajuun ja puolustautumiseen

05.09.2022

Maaperämikrobeilla voi olla keskeinen rooli haitallisten vieraskasvilajien leviämisessä, sillä ne voivat joko hidastaa tai edesauttaa kasvien kasvua. Turun yliopiston biologian laitoksella tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin maaperämikrobien merkitystä haitallisen vieraslaji komealupiinin menestymiseen.

Komealupiini on Pohjois-Amerikasta kotoisin oleva hernekasvi. Mielenkiintoiseksi lajin tekee sen juuristossa majailevat juurinystyräbakteerit, joilta kasvi saa typpeä. Typpeä tarvitaan kasvuun ja puolustusyhdisteiden valmistamiseen kasvinsyöjiä vastaan.

– Tämä yhteiselo bakteerien kanssa on etu erityisesti niukkatyppisissä kasvuympäristöissä, kuten hiekkapitoisilla tienpientareilla. Tämä selittääkin osin sitä, miksi komealupiini on onnistunut valtaamaan niin paljon tilaa juuri niukkaravinteisilla tienpientareilla, joissa se pystyy kasvamaan nopeammin kuin kilpailevat lajit, joilla vastaavaa yhteiseloa ei ole, dosentti Satu Ramula sanoo.

Komealupiinin taimia pöydällä.

Maaperän mikrobisto vaikuttaa komealupiinin kasvuun. Etualalla vihreälehtinen yksilö, jonka kasvualusta sisältää mikrobeja suomalaisesta lupiinikasvustosta ja keskellä lehtiään ruskettava yksilö, jonka kasvualustasta mikrobien määrää on vähennetty keinotekoisesti kuumentamalla maaperää. Kuva: Satu Ramula

Maaperämikrobit kasvattavat kookkaita lupiineja ja puolustavat kasvinsyöjiltä

Tutkijat kasvattivat Pohjois-Amerikasta ja Suomesta peräisin olevia komealupiineja niukkaravinteisessa kasvualustassa, jossa oli lupiinikasvustosta peräisin olevia maaperämikrobeja tai mikrobien määrää oli vähennetty.

Tutkimuksessa selvisi, että alkuperämaasta riippumatta komealupiiniyksilöt hyötyivät maaperämikrobeista. Ne kasvoivat kooltaan suuremmiksi kuin verrokkikasvit, joilla oli kasvualustassa vähemmän maaperämikrobeja tarjolla.

– Kasvun lisäksi maaperämikrobit vaikuttivat kasviyksilöiden ominaishajuun muovaamalla lehdistä haihtuvan yhdistekirjon koostumusta. Luontaisia mikrobeja sisältävässä kasvualustassa kasvit tuottivat erityisesti sellaisia lehtivolatiileja, joiden on aiemmissa tutkimuksissa havaittu karkottavan kotiloita, kertoo tutkijatohtori Aino Kalske.

Kaksi komealupiinin taimea laboratoriossa paistopussien sisällä.

Maaperän mikrobisto vaikuttaa komealupiinin ominaishajuun. Hajua tutkitaan keräämällä lehdistä haihtuvia yhdisteitä. Kasvit suljetaan paistopusseihin, jotta hajut eivät karkaa, ja pussien läpi kulkee suodatettu ilmavirta, joka vie hajut keräimeen. Keräimeen saatu näyte, eli kasvin haju, muodostuu useista yksittäisistä yhdisteistä, jotka erotellaan kaasukromatografian avulla. Kuva: Satu Ramula

Selvittääkseen kasvin puolustautumista kasvinsyöjiä vastaan, tutkijat tarjosivat kasvattamiensa komealupiiniyksilöiden lehtiä lajin luontaiselle viholliselle, lehtokotilolle. Laboratoriossa tehty syöttökoe tuotti yllättävän havainnon. Kasvien puolustautuminen kasvinsyöjiä vastaan riippui kasvualustan maaperämikrobeista.

– Lehtokotilot söivät suomalaisia komealupiineja vähemmän kuin pohjoisamerikkalaisia lajitovereitaan, mikäli kasvit olivat kasvaneet maaperämikrobeja sisältävässä kasvualustassa. Niukkamikrobisessa kasvualustassa ero maiden välillä katosi, Kalske tiivistää.

Komealupiinin lehdet, joissa on syöntivaurioita.

Lehtokotilon syöntivaurioita komealupiinilla (kuvattu luonnossa kasvaneella lupiinilla). Syöntivaurio ei heikennä suurta, aikuista lupiinia, mutta voi olla kohtalokasta pienille taimille, eli voi heikentää niiden kasvua ja siten myös lupiinin leviämistä. Kuva: Satu Ramula

Havainto viittaa siihen, että maaperämikrobeilla on luultua moninaisempia vaikutuksia kasveihin ja niitä hyödyntäviin eliöihin. Mikrobit eivät pelkästään muokkaa kasvien kasvua, vaan myös niiden puolustautumista kasvinsyöjiä vastaan. Maaperän mikrobisto on runsas ja t-lusikallinen maaperää voi sisältää miljoonia mikrobeja. Mikrobiston koostumus kuitenkin vaihtelee, sillä siihen vaikuttaa niin paikallinen kasvilajisto kuin maalaji.  

Tutkijoiden mukaan toistaiseksi ei vielä tiedetä, onko lupiinin levinneisyydellä ja maaperän mikrobeilla luonnossa yhteys. Tutkijat selvittävät tätä parhaillaan käynnissä olevassa tutkimushankkeessa.

Tutkimusartikkeli “Soil microbiota explain differences in herbivore resistance between native and invasive populations of a perennial herb” on julkaistu Journal of Ecology- lehdessä. 

> Tutustu tutkimusartikkeliin

Kuvat medialle

Media voi hyödyntää vapaasti oheisia kuvia aiheeseen liittyvässä uutisoinnissaan. Mainitsethan kuvan yhteydessä kuvaajan nimen.

> Kuva tutkimuksesta

Kuvateksti: Maaperän mikrobisto vaikuttaa komealupiinin kasvuun. Etualalla vihreälehtinen yksilö, jonka kasvualusta sisältää mikrobeja suomalaisesta lupiinikasvustosta ja keskellä lehtiään ruskettava yksilö, jonka kasvualustasta mikrobien määrää on vähennetty keinotekoisesti kuumentamalla maaperää.
Kuvaaja: Satu Ramula

> Kuva tutkimuksesta

Kuvateksti: Maaperän mikrobisto vaikuttaa komealupiinin ominaishajuun. Hajua tutkitaan keräämällä lehdistä haihtuvia yhdisteitä. Kasvit suljetaan paistopusseihin, jotta hajut eivät karkaa, ja pussien läpi kulkee suodatettu ilmavirta, joka vie hajut keräimeen. Keräimeen saatu näyte, eli kasvin haju, muodostuu useista yksittäisistä yhdisteistä, jotka erotellaan kaasukromatografian avulla.
Kuvaaja: Satu Ramula

> Kuva lehtokotilon syöntivauriosta komealupiinilla

Kuvateksti: Lehtokotilon syöntivaurioita komealupiinilla (kuvattu luonnossa kasvaneella lupiinilla). Syöntivaurio ei heikennä suurta, aikuista lupiinia, mutta voi olla kohtalokasta pienille taimille, eli voi heikentää niiden kasvua ja siten myös lupiinin leviämistä.
Kuvaaja: Satu Ramula

Luotu 05.09.2022 | Muokattu 05.09.2022