Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna Metsätaimitarhapäivät 23. 24.1.2014 Anne Uimari
Metsäpuiden vaivat Metsäpuiden eloa ja terveyttä uhkaavat monet taudinaiheuttajat: Bioottiset taudinaiheuttajat = patogeenit ja muut tuhoa aiheuttavat eliöt (sienet, bakteerit, virukset, levät, loiskasvit, hyönteiset, selkärankaiset, jne.) Abioottiset taudinaiheuttajat = tekijät, jotka johtuvat ilmastosta, maaperästä, mekaanisesta rasituksesta, ympäristön muutoksista, jne. Juurikääpä Kuva Erkki Oksanen, METLA http://www.metla.fi/metinfo/metsi enterveys/kuvadocs/al003-6.htm Koivun levälaikku http://www.metla.fi/metinfo/metsienterveys/kuvadocs/a 3sc452.htm Kirjanpainaja Luonnossa erilaiset taudinaiheuttajat usein vaikuttavat kohteeseensa yhdessä! http://www.metla.fi/metinfo/ metsienterveys/kuvadocs/a 5rj42.htm Ahava http://www.metla.fi/metinfo/metsien terveys/kuvadocs/ap56-3.htm Salama http://www.metla.fi/metinfo/metsientervey s/kuvadocs/jai001-4.htm Kaliumin puutos Metsäpatologia tutkii metsäpuiden taudinaiheuttajia
Metsäpuiden taudit Metsäpuiden taudit viittaavat yleensä jonkin pieneliön eli mikrobin (sienet ja sienen kaltaiset eliöt, bakteerit, virukset, jne.) aiheuttamaan vaurioon Sienet ovat merkittävin metsäpuiden tauteja aiheuttava mikrobiryhmä (harmaahome, versosurma, talvihome, juurikääpä ) Sienten metsäpuille aiheuttamia haittoja: Kuolema Kasvutappio Elinkyvyn heikentyminen altistuminen hyönteis- ja myrskytuhoille
Metsäpatologia laboratoriossa Usein puita vaivaava taudinaiheuttaja tunnistetaan oireiden ja olosuhteiden perusteella ilman jatkotutkimuksia Laboratoriossa metsätuhon/taudinaiheuttajan tutkiminen siirtyy pelkällä silmällä -havaittavasta seuraavaan vaiheeseen Tavanomaisia menetelmät: Mikroskopointi Tuhonäytteiden viljely keinotekoisilla alustoilla (mikrobien selvittäminen) Erilaiset kemialliset ja muut analyysit Uusia menetelmiä: Molekyylibiologiset menetelmät http://yle.fi/uutiset/taimituhojen_tutkimus_tehostuu_suonenjoella/6901688 Kuvat Erkki Oksanen, METLA
Molekyylibiologia Molekyylibiologia tutkii biologisia ilmiöitä molekyylitasolla, erityisesti solun makromolekyylien rakennetta, toimintaa, valmistamista ja hajottamista Solun makromolekyylejä (mm.): DNA: geneettinen materiaali, geenit ovat DNA:ta RNA: tarvitaan ensisijaisesti DNA:n (geenien) toiminnan avustajana, joidenkin eliöiden geneettinen materiaali Proteiinit: valkuaisaineita, joita tehdään DNA:n ohjeen mukaan, toimivat mm. entsyymeinä ja rakennusmateriaaleina Hiilihydraatit: sokerit, tärkkelys, selluloosa
Kasvisolun rakenne TUMA: DNA, RNA, PROTEIINIT (ENTSYYMIT) SOLULIMA: PROTEIINIT, RNA, HIILIHYDRAATIT, LIPIDIT SOLUSEINÄ: HIILIHYDRAATIT (SELLULOOSA), PROTEIINIT, LIPIDIT https://peda.net/opp imateriaalit/eoppi/lukio/biologia/s ymbioosi12/kuvama ppi/luku_21 Kuusi, Picea abies Yksittäinen kasvisolu http://commons.wikimedia.org/wiki/file:norway_spruce_ needle_anatomy.jpg Kuusen neulasen poikittain leikattu ja värjätty näyte
Sienisolun rakenne HARMAAHOME KASVUSTO SIENIRIHMASTO TUMA DNA MITOKONDRIO Kuva Erkki Oksanen, METLA VAKUOLI ITIÖITÄ SOLUSEINÄ http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/microbes/applerot.htm SIENIRIHMASTOA http://beyondthehumaneye.blogspot.fi/20 10/03/grey-killer.html
Molekyylibiologia metsäpatologisessa tutkimuksessa Molekyylibiologisen tutkimuksen joitakin kohteita metsäpatologiassa: Patogeenien läsnäolon selvittäminen ja tunnistaminen erilaisista näytteistä Patogeenien ominaisuuksien selvittäminen Perusbiologia, fysiologiset ominaisuudet Tartunta- ja leviämisbiologia Isäntäkasvin ja patogeenin vuorovaikutusten selvittäminen Kasvitauteja aiheuttavien vieraslajien havainnointi/seuranta
Metsäpatologia laboratoriossa: Sienen määrittäminen kasvinäytteestä DNA:n eristäminen kasvinäytteestä (30 min) Sieni DNA:n monistaminen näytteestä qpcr (2,5 h) Etsitään tiettyä sientä Etsityn sienen läsnäolon toteaminen PCR ja geelielektroforeesi (4 h) Etsitään ennalta määrittelemättömiä sieniä Jonkin sienen läsnäolon toteaminen Näyte taimesta, pintasterilointi, sienten kasvatus keinotekoisella kasvatusalustalla, sienten puhdasviljelmät ja mahdollinen tunnistus (useita viikkoja) Kuva Erkki Oksanen, METLA Monistetun sieni-dna:n jatkotutkimus ja sienen tunnistus (1-3 vrk)
Yhteenveto: Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna Laboratoriotutkimuksella voidaan tarkentaa metsäpuiden tuhojen tutkimusta Molekyylibiologiset menetelmät nopeuttavat ja monipuolistavat tuhotutkimusta Laboratoriotutkimuksella voidaan tuottaa kasvintuhoojista tietoa, joka parhaimmillaan auttaa lieventämään ja/tai estämään tautien ilmenemistä ja leviämistä Tuhotutkimukseen kehitettyjä menetelmiä voidaan soveltaa esim. kasvinsuojeluaineiden käyttöön liittyvään tutkimukseen
Kiitos Kuusen mustakoro Kuva Erkki Oksanen, METLA Neonectria fuckeliana Kuva Marja Poteri, METLA