Helsingin yliopisto Valintakoe 29.5.2013 Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta KOE 4 Kasvintuotantotieteet ja kotieläintiede Hakijan nimi: Henkilötunnus: Esseekysymyksistä 1-3 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Arvosteltaessa vastausta kokonaisuutena katsotaan että vastaus on selkeä ja johdonmukainen sekä sujuvalla suomen tai ruotsin kielellä kirjoitettu. Lisäksi vastaus ei saa sisältää virheellistä eikä epäoleellista tietoa. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 1. Pötsin toiminta ja sen merkitys märehtijän ruoansulatuksessa. Mallivastaus (s. 115-116) Seuraavista kohdista yhteensä enintään 5 p: - pötsi on yksi ennen juoksutusmahaa olevista etumahoista (1 p) - pötsissä on anaerobisia mikro-organismeja (1 p) - mikrobit elävät isäntäeläimen kanssa symbioosissa (1 p) - märehtijä hyödyntää mikrobien avulla tehokkaasti kuitupitoista rehua (1 p) - pötsimikrobien erittämät entsyymit hajottavat selluloosaa ja hemiselluloosaa - pötsikäymisessä syntyy eläimen käyttöön energiapitoisia käymistuotteita, välttämättömiä aminohappoja ja B-vitamiinia (enintään yhteensä 1 piste) - pötsi on mikrobeille hyvä elinympäristö, jossa on sopiva happamuus (ph), lämpötila ja ravintoaineita (enintään yhteensä 1 piste) - olosuhteet pötsissä pysyvät hyvinä ja eläin terveenä, kun eläin saa pötsin toiminnan kannalta sopivaa rehua (1 p) - yksimahainen eläin ei voi hyödyntää kasvikuntaa ravintonaan yhtä tehokkaasti ja laajasti kuin märehtijä (1 p)
2. Miten viljelijä voi vaikuttaa avomaalla viljeltävien kasvisten laatuun tuotantoketjun eri vaiheissa? MALLIVASTAUS (s. 106): 1/2 pistettä per mainittu kohta, max 5 p. - peltolohkon valinta - lajikkeen valinta - kylvön onnistuminen (tasaisuus ja oikea-aikaisuus lajikkeen ja sääolojen mukaan) - joko maan ravinnetila tai sopiva lannoitus - joko maan kasvukunto tai mikrobiologinen tila - joko veden saatavuus tai kastelu - kasvinsuojelu - sadonkorjuun ajoitus lajikkeen ja sääolojen mukaan - korjuutekniikka, mekaanisten vaurioiden välttäminen - siirto varastoon ja nopea jäähdytys - varastossa lämpötila (0-4 C) (1/4 p), suhteellinen kosteus (> 95%)(1/4 p), ilman koostumus (etyleeni) (1/4 p), max ½ p. - jatkojalostuksen ja pakkaamisen aikaiset laitteet ja käsittelymenetelmät - tuotantohygienia 2
3. Kuvaile eri bioenergiamuotoihin sopivan kasvilajin ominaisuuksia MALLIVASTAUS (s.48-53) - runsas biomassan tuotanto (1 p) o suuri kasvullinen biomassa (lehdet, varret) (1/2p) ja o suuri suvullisista kasvinosista koostuva massa (siemenet) (1/2 p) - runsas biomassa saavutetaan (1 p) o kasvullinen biomassa suuri: kasvu myöhään syksyllä (1/2 p) o siemen- tai mukulasato suuri: tuleentuminen Suomen oloissa ja varastorasvojen, sokereiden ja tärkkelyksen kertyminen sato-osiin. (1/2 p) - vähäinen tuotantopanosten tarve (max. 1 p) o lannoitus (1/2 p), o maanmuokkaus (1/2 p), o rikkakasvien, kasvitautien, tuholaisten ja laontorjunta (a ¼ p, max ½ p) - eri bioenergian käyttömuodoissa (max 2 p) o etanolin tuotannossa oleellista suuri sato, jossa sokeri- tai tärkkelyspitoisuus suuri (1 p) o toisen sukupolven bioetanolin tuotannossa: alhainen soluseinien ligniinipitoisuus, korkea selluloosapitoisuus (1 p) o biodieselin tuotannossa suuri siemensato ja sadon suuri öljypitoisuus (1 p) o kiinteät polttoaineet: alhainen vesipitoisuus, alhainen tuhkapitoisuus, alhainen klooripitoisuus (1 p) 3
4. Minkälainen on bakteerien perimä ja mitkä tekijät tuottavat siihen muuntelua? Bakteerit ovat haploidisia ja ne lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla. Bakteereilla on yksi kromosomi ja lisäksi bakteerisolussa voi olla DNA-renkaita eli plasmideja, joissa sijaitsee osa bakteerin geeneistä. Geenimutaatio on tärkein bakteerien perimän muunteluun vaikuttava tekijä. Fenotyyppiin vaikuttavat geenimutaatiot näkyvät heti fenotyypissä koska bakteerit ovat haploidisia. Bakteereissa syntyy uusia ominaisuusyhdistelmiä kolmella eri tavalla eli erilaisia rekombinaation muotoja on kolme. Konjugaatiossa kahden bakteerin välillä siirtyy DNA:ta. Luovuttajabakteerissa ensin perimä kahdentuu ja sen jälkeen vierekkäin olevien bakteerien väliin syntyvää uloketta pitkin siirtyy DNA:ta luovuttajabakteerista vastaanottajabakteeriin (1 p). Transduktiossa bakteerivirus eli bakteriofagi siirtää palan bakteerin DNA:ta bakteerista toiseen (1 p). Transformaatiossa bakteeri ottaa DNA:ta sen kasvuympäristöstä. Bakteerisolu voi ottaa sisäänsä esimerkiksi kuolleen bakteerin kokonaisia plasmideja tai pieniä paloja kromosomin DNA:ta (1 p). Edellä mainituista kohdista voi saada yhteensä enintään 4 pistettä. Vastaus kokonaisuutena (1 p). 4
5. Vesistöjen rehevöityminen: mitä se on, mitä siitä seuraa ja mitä sille voidaan tehdä? Asiatiedot (enintään 3 p): Mitä se on? (yhteensä 1 p) o Vesistöjen perustuotantoa rajoittaa yleensä typen ja fosforin saatavuus. Suomen järvistä valtaosa on niukkaravinteisia. Ravinteiden lisääntyminen lisää perustuotantoa, seurauksena rehevöityminen. Rehevöityminen on sekä Itämeren että järviemme ongelma. Mitä siitä seuraa? (yhteensä 1 p) o Ravinteiden lisääntynyt saatavuus lisää perustuotantoa, erityisesti kasviplanktonin kasvua. (Samalla vesi samenee ja planktonia syövät kalat, esim. särkikalat, runsastuvat.) Lisääntynyt biomassan tuotanto lisää hajotustoimintaa, ja runsastunut hajotustoiminta lisää hapen kulutusta. Veden kerrostuneisuus korostaa ongelmaa. Seurauksena Itämeren syväenteissä esiintyy hapettomia alueita, ja myös järvissä voi esiintyä happikatoa. Hapettomissa oloissa syntyy myrkyllisiä rikkivety-yhdisteitä. Samalla hapettomuus vaikuttaa fosforin liukenemiseen aiheuttaen vesistöjen sisäistä kuormitusta. Syanobakteereissa esiintyy myrkyllisiä kantoja, seurauksena myrkylliset leväkukinnat. Mitä sille voidaan tehdä? (yhteensä 1 p) o Maatalous on tärkein ravinteiden lähde ja rehevöitymisen syy. Piste- ja hajakuormituksen ero; pistekuormitukseen on helpompi puuttua. Maatalous tuottaa hajakuormitusta. Muita hajakuormittajia ovat metsätalous, kaukokulkeutuma, puutteellinen viemäröinti. Ravinteiden huuhtoutumista voidaan estää maa- ja metsätalouden menetelmin. Suojavyöhykkeet, lannoituksen oikea annostelu ja ajoitus tarjoavat keinoja ravinteiden huuhtoutumisen hallintaan. Pahoin rehevöityneitä järviä joudutaan kunnostamaan. Vastaus kokonaisuutena (enintään 2 p). 5
6. Selosta dihybridiristeytyksen periaate sekä sanallisesti että esimerkkiristeytyksen avulla Ominaisuusyhdistelmien periytymistä voidaan tutkia dihybridiristeytyksellä. Dihybridiristeytyksessä tehdään kaksi peräkkäistä risteytystä joilla tutkitaan samanaikaisesti kahden ominaisuuden periytymistä. Ensimmäisessä sukupolvessa eli ns. P-polvessa risteytetään kahden ominaisuuden suhteen erilaisia yksilöitä. Toisen yksilön tiedetään olevan ominaisuuksien suhteen vallitseva eli dominantti ja toisen peittyvä eli resessiivinen. Esimerkiksi kanin turkin väri (musta dominoi valkoista) ja kanin karvan suoruus (suorakarvaisuus dominoi angorakarvaisuutta). Tällöin mustalla ja suorakarvaisella yksilöllä on vallitsevat ominaisuudet ja valkoisella ja angorakarvaisella peittyvät ominaisuudet. Lisäksi tiedetään että P-polvessa sekä dominantit että resessiiviset yksilöt ovat genotyypiltään homotsygootteja. Seuraavassa sukupolvessa eli ns. F 1 -sukupolvessa kaikki jälkeläiset ovat genotyypiltään heterotsygootteja ja fenotyypiltään ne ovat dominanttien P-polven yksilöiden kaltaisia. Risteytetään F 1 -yksilöitä keskenään jolloin saadaan ns. F 2 -sukupolvi. F 2 -sukupolvessa osa jälkeläisistä on fenotyypiltään P-polven kaltaisia ja osalla jälkeläisistä on uusia ominaisuusyhdistelmiä. Fenotyyppien lukusuhde on 9 : 3 : 3 : 1. Esimerkkiristeytys: Perinnöllisyystieteen perustajana pidetty Gregor Mendel teki seuraavan dihybridiristeytyksen herneellä. P-polvessa risteytetään fenotyypiltään kasveja, joilla on keltaisia (kelt.) ja sileäpintaisia (sil.) herneitä ja vihreitä (vihr.) ja kurttupintaisia (kurt.) herneitä: genotyypit VVKK x vvkk fenotyypit x vih. kurt. 6
F 1 -polven yksilöitä risteytetään keskenään: genotyypit x fenotyypit x F 1 -polvessa muodostuu sukusoluja VK, Vk, vk ja vk, jolloin F 2 -polvessa saadaan seuraavanlaisia fenotyyppejä ja genotyyppejä: VK Vk vk vk VK VVKK VVKk VvKK Vk VVKk VVkk Vvkk kelt.kurt. kelt.kurt. vk VvKK vvkk vvkk vihr.sil. vihr.sil. vk Vvkk vvkk vvkk kelt.kurt. vihr.sil. vihr.kurt. (1,5 p) Vastaus kokonaisuutena (1 p). 7