Artikkelit jotka sisältää sanan 'ektomykorritsa'

Kuusen hienojuuridynamiikka ja karikkeen hiilisyöte metsämaahan erilaisissa ympäristöoloissa Ilmastosopimuksen mukaisesti Suomi raportoi vuosittain metsien kasvihuonekaasupäästöt ja -nielut. Metsien maaperän hiilivaraston muutoslaskelmiin liittyy kuitenkin suuri epävarmuus puiden hienojuurten eliniästä sekä vuotuisen juurikarikkeen myötä maahan kulkeutuvan hiilen määrästä. Tässä väitöskirjassa määritettiin kuusen (Picea abies L. (Karst.)) hienojuurten elinikä sekä maanalainen ja maanpäällinen kariketuotanto erilaisissa maaperän ravinteisuus- ja lämpötilaoloissa. Myös aluskasvillisuuden osuutta kariketuotannossa tarkasteltiin. Lisäksi väitöskirjassa verrattiin hienojuurten sisältämän isotooppisen hiilen (14C) ikää suhteessa hienojuurten elinikään. Ravinteisuuden lisääntyminen ja lämpötilan nousu lyhensivät kuusen hienojuurten elinikää sekä metsikkökokeessa että luonnollisella gradientilla. Lannoitus paransi puiden kasvua ja lisäsi sekä maanpäällistä että maanalaista kariketuotantoa. Maaperän lämpötilan kohottaminen sen sijaan lisäsi ainoastaan hienojuurten kariketuotosta, mutta puiden kasvu ei pitkällä aikavälillä lisääntynyt. Muutokset lämmitetyn maaperän hienojuurten juurenkärkien morfologiassa viittasivat puiden ravinnepuutokseen. Tulokset osoittavat, että ilmaston lämpeneminen ei välttämättä lisää puiden maanpäällistä kasvua pitkäaikaisesti mikäli metsämaan ravinteisuus sitä rajoittaa. Maaperän ravinteisuuden vähentyessä hienojuurikarikkeen määrä kasvoi suhteellisesti enemmän kuin maanpäällinen kariketuotanto, erityisesti aluskasvillisuuden suuremman osuuden vuoksi. Hienojuurten rakenteellinen hiili-14 oli isotooppimäärityksissä 3 - 6 vuotta vanhempaa kuin miniritsotronimenetelmällä määritetty hienojuurten elinikä, mikä osoittaa juurten käyttävän kasvuunsa äskettäin ilmakehästä yhteytetyn hiilen lisäksi myös varastoitua tai kierrätettyä hiiltä. Lähes kaikissa metsiköissä maanalaisen karikkeen määrä ulottui maanpäällisen kariketuotannon tasolle, mikä osoittaa juurikariketuotannon olevan merkittävä osa boreaalisten metsiemme hiilenkiertoa. Myös aluskasvillisuuden kariketuotanto oli merkittävä. Maanpäällisen ja maanalaisen kariketuotannon suhteiden muutos maaperän ympäristötekijöiden muuttuessa voi vaikuttaa maaperän hiilivarastoon ja sen pitkäaikaiseen pysyvyyteen. Tämä aihepiiri on tärkeä jatkotutkimuskohde.

• Leppälammi-Kujansuu, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: jaana.leppalammi-kujansuu@helsinki.fi

Kuusen, männyn ja koivun juuristojen ominaisuudet boreaalisessa sekametsikössä: juuriston arkkitehtuurin, morfologian ja anatomian analyysi Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää koivun, kuusen ja männyn juuristojen toiminnallis-rakenteellisia ominaisuuksia boreaalisen sekametsikön eri kehitysvaiheissa ja erilaisilla maaperän ravinteisuuksilla. Tutkittujen lajien juuristot noudattivat samanlaisia rakenteellisia säännönmukaisuuksia. Pintajuuret määrittivät juuriston horisontaalisen vaikutusalueen. Vaikutusalueen sisällä hienojuuret sijaitsivat pääasiallisesti humuskerroksessa ja ylimmässä mineraalimaakerroksessa. Syväjuuret määrittivät juuriston maksimaalisen syvyyden. Koivun pintajuurten suuri ulottuvuus ja voimakas haaroittuminen, sekä hienojuurten suuri spesifinen pituus (SRL) ja tiheys (RLD) osoittavat koivun suurta kilpailukykyä juuristokilpailussa ja juurten ominaisuuksien suurta plastisuutta. Havupuiden paksujuurten pienempi ulottuvuus, sekä matalat SRL- ja RLD-arvot voivat viitata niiden konservatiivisempaan resurssien käyttöön sekä suurempaan riippuvuuteen ektomykorritsoista ravinteiden otossa. Lajien hienojuurijakaumien selkeä päällekkäisyys syvyyssuunnassa voi viitata voimakkaaseen lajien väliseen ravinnekilpailuun ylimmissä maakerroksissa. Kunkin lajin vedenkuljetussolut kapenivat ja lukumäärä pinta-alayksikköä kohden kasvoi etäällä olleista 2-mm-läpimittaisista juurista runkoon, rungosta oksiin, sekä koivussa oksista lehtien petioleihin. Kapeneminen erosi eri ositteiden välillä, mikä rikkoo putkilokasvien yleisen skaalautumismallin (WBE) oletusta tasaisesta kapenemisesta puun sisällä. Havainto kuvaa puun eri ositteiden rakenteellista hierarkisuutta, sekä eri tehtävien (kuljetus, embolisaation estäminen, mekaaninen tuki) suhteellisen merkityksen eroja eri ositteiden välillä. Tutkimuksessa käytetty juurimalli pystyi kuvaamaan koivun ja kuusen paksujuurten biomassan, pituuden ja laajuuden. Mallin antamat ennusteet männyn juuriston ominaisuuksille poikkesivat havainnoista muita lajeja enemmän. Juurten haaroittuminen ei toteuttanut fraktaalisuuden olettamuksia, koska parametriarvot vaihtelivat yksittäisen juuriston sisällä. Mallin parametrit osoittivat lajien välisiä eroja juuriston kehityksessä, mikä viittaa lajien ekofysiologisiin sopeutumiin.

• Kalliokoski, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tuomo.kalliokoski@metla.fi

Maaperän mikro-organismit ovat avainasemassa boreaalisten metsiemme kasvun ja hyvinvoinnin kannalta, sillä ne edistävät puiden ravinteiden ja veden saantia ja hajottavat kuollutta orgaanista ainesta vastaten siten ravinteiden vapautumisesta. Vaikka maaperän mikrobiyhteisö on hyvin monimuotoinen, on mikrobien kanssa vuorovaikutussuhteessa elävien puulajien lukumäärä pohjoisen boreaalisissa metsissä pieni. Syitä maaperän mikrobiyhteisön monimuotoisuuteen ja laikuittaisuuteen jopa yhden puulajin metsiköissä ei ole täysin osattu selittää. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, vaikuttavatko saman puulajin eri yksilöt maaperän mikrobiyhteisöön sekä, onko puiden kasvu yhteydessä mikrobiyhteisön rakenteeseen ja aktiivisuuteen. Tutkimus tehtiin 1994 perustetulla kuusikloonikokeella, joka sijaitsee Pieksänmaalla Keski-Suomessa. Kuusikloonipistokkaat oli istutettu 1991 avohakatulle alueelle satunnaisesti kolmeen lohkoon. Nyt tutkittujen kahdeksan eri kuusikloonin pituuserot ovat keskimäärin kaksinkertaisia. Tutkimuksessa havaittiin, että nopeakasvuisilla kuusiklooneilla oli suhteellisesti enemmän symbionttisia mykorritsasienilajeja kuin hidaskasvuisilla klooneilla. Myös mykorritsalajisto erosi nopea- ja hidaskasvuisilla kuusiklooneilla. Lisäksi kasvunopeudeltaan poikkeavat kuusikloonit erosivat maan mykorritsasienirihmaston määrän ja siihen liittyvän bakteeriston, sekä humuksen mikrobiyhteisön rakenteen suhteen. Mikrobibiomassassa ja mikrobiaktiivisuuksissa ei havaittu merkitseviä eroja kuusikloonien välillä, kuten ei myöskään neulaskariketta hajottavan sieniyhteisön rakenteessa ja hajotusnopeudessa. Laboratoriokokeessa tutkittiin endofyyttisienten neulaskarikkeen hajotusta. Hidaskasvuisten kuusikloonien neulasissa eli runsaammin endofyyttisieniä kahden vuoden kasvatuksen päätteeksi. Tulokset myös osoittivat, että endofyyttisienet pystyvät tehokkaasti hajottamaan neulaskariketta ja että ne ovat mahdollisesti luonnossakin tärkeitä hajottajia. Tämä tutkimus osoitti yhteyden kuusikloonien kasvun ja maaperämikrobiston rakenteen välillä. Koska eri kuusikloonit vaikuttivat eri tavalla maaperän mikrobiyhteisön rakenteeseen, saattaa puulajin sisäinen vaihtelu osittain selittää mikrobien laikuittaisuutta ja lajirunsautta metsämaassa. Lisätutkimuksia kuitenkin tarvittaisiin, jotta voitaisiin arvioida syy-seuraussuhteita kuusien kasvun ja mykorritsamonimuotoisuuden välillä.

• Rajala, University of Helsinki, Department of Applied Chemistry and Microbiology Sähköposti: tiina.rajala@metla.fi

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää 35S- ja UbB1-promoottorien alaisuudessa toimivan, amerikanhaavasta (Populus tremuloides) peräisin olevan PtCOMT (kaffeaatti/5-hydroksyferulaatti-O-metyylitransferaasi)-geenin vaikutusta rauduskoivun puuaineen eli ligniinin syringyyli(S)-yksikköjen muodostukseen. Työssä havaittiin siirtogeenien sijoittuneen pysyvästi rauduskoivun perimään, ilmenevän muodostuvassa puussa ja ilmenemistasojen vaihtelevan siirtogeenilinjan mukaan. 35S-PtCOMT-linjojen ligniinissä syringyyli- ja guaiasyyli-yksikköjen suhde (S/G) oli laskenut merkittävästi ja ligniinissä havaittiin poikkeavia 5-OH-G-rakenneyksikköjä. Havaitut ligniinikemialliset muutokset johtuivat otaksuttavasti alentuneesta COMT-geenin aktiivisuudesta ja S-yksikköjen vähentyneestä synteesistä varressa, lehdissä ja juurissa. Alentunut S/G-suhde ei vaikuttanut puun kasvuun tai morfologisiin ominaisuuksiin. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat nykyistä käsitystä COMT-geenin keskeisestä merkityksestä lehtipuuligniinin S-yksikköjen muodostuksessa. PtCOMT-geenin toiminnan paikallistamiseksi rauduskoivuihin siirrettiin GUS (β-glukuronidaasi) -reportterigeeni PtCOMT-promoottorin alaisuudessa. Kasvukauden aikana geenin osoitettiin toimivan pääsääntöisesti uudessa kehittyvässä puussa sekä nilan kuiduissa. PtCOMT-geenin havaittiin ilmenevän myös puun mekaanisen taivuttamisen seurauksena muodostuvassa reaktiopuussa, mutta vastaavaa yhteyttä haavoittamiseen ei todettu. In vitro-kokeissa selvitettiin PtCOMT-muuntamisen mahdollisia vaikutuksia rauduskoivun ja hyönteisherbivorien sekä ektomykorritsasienen välisiin suhteisiin. Kokeissa havaittiin koivukloonien ja muuntogeenilinjojen välisiä eroja. Hyönteisten ravinnonvalintakokeissa haapa-, kevätharmo- ja pilkkuharmomittaritoukkien suosima koivulehden laatu ei ollut yhteydessä PtCOMT-muunnettuun ligniiniin, vaan erot liittyivät todennäköisesti muuntogeenisyydestä aiheutuneisiin epäsuoriin vaikutuksiin kuten kasvien muuttuneeseen kasvurytmiin. PtCOMT-linjat muodostivat sienijuuren pulkkosienen (Paxillus involutus) kanssa, mutta jotkin sienisymbioosin ominaisuudet, kuten Hartigin verkon muodostus, erosivat kontrollista. Se, millä tavoin havaitut linjakohtaiset erot johtuivat ligniinimuuntelusta tai muista tekijöistä, kuten siirtogeenien aiheuttamista epäsuorista vaikutuksista, edellyttää lisäselvityksiä. Ligniinimuuntamisen ekologisten vaikutusten laajapohjaisempaa tarkastelua varten tarvitaan jo tehtyjen in vitro -kokeiden lisäksi myös kokeita kenttäkasvatusolosuhteissa.

• Tiimonen, University of Oulu, Department of Biology Sähköposti: heidi.tiimonen@metla.fi