Kasvien haihtuvista yhdisteistä muodostuneet orgaaniset aerosolit voivat toimia välittäjinä kasvien välisessä vuorovaikutuksessa

Uusi Science -lehdessä julkaistu tutkimus paljastaa, että kasveista peräisin olevista haihtuvista orgaanisista yhdisteistä (VOC) muodostuneet orgaaniset aerosolit (SOA) voivat toimia välittäjinä kasvien välisessä vuorovaikutuksessa. Tutkimus toteutettiin Itä-Suomen yliopistossa kemiallisen ekologian ja ilmakehäfysiikan tutkijoiden yhteistyönä.

Jo aiemmin on tiedetty, että kasvit päästävät VOC-yhdisteitä ilmakehään tuhohyönteisten vahingoittaessa niitä. Näiden VOC-yhdisteiden tiedetään oleva tärkeässä roolissa kasvien välisessä vuorovaikutuksessa: kun vahingoittumaton kasvi havaitsee tuhohyönteisten vahingoittaman kasvin lähettämän varoitussignaalin, voi se valmistautua tuhohyönteisten hyökkäykseen etukäteen.

 – Nämä VOC-yhdisteet voivat hapettua ilmakehässä kemiallisten reaktioiden seurauksena ja muodostaa orgaanisia hiukkasia. Halusimme selvittää, voivatko VOC-yhdisteiden ekologiset toiminnot säilyä muodostuneissa SOA-hiukkasissa, kertoo tohtori Hao Yu, joka tutkimusta tehdessään oli väitöskirjatutkijana Itä-Suomen yliopistossa ja on tällä hetkellä tutkijana Bernin yliopistossa.

Tutkimus osoitti, että tukkimiehentäin vahingoittaessa männyn taimea, päästää taimi VOC-yhdisteitä ympäristöönsä aktivoiden viereisen kasvin puolustussysteemin. Uutena tuloksena havaittiin, että biologinen aktiivisuus säilyi myös hapetusreaktioiden kautta syntyvissä SOA-hiukkasissa.

– Yksi tutkimuksen avainlöydös on, että kasvit toteuttavat hienovaraisesti erilaista puolustusstrategiaa riippuen siitä, saako ne varoitussignaalin VOC-yhdisteiden vai SOA-hiukkasten välityksellä, kertoo ympäristöekologian tutkimusryhmää johtava professori James Blande.

Tämä havainto avaa mahdollisuuden, jonka mukaan kasveilla on hienostuneita havaintosysteemejä, jotka mahdollistavat kohdennetut puolustusmekanismit erilaisille kemiallisille signaaleille.

– Kun otetaan huomioon SOA-hiukkasten muodostumisnopeus, niiden VOC-yhdisteitä pidempi elinikä ilmakehässä ja ilmamassojen kulkeutuminen, voidaan olettaa, että SOA-hiukkasten ekologisesti efektiivinen välimatka kasvien vuorovaikutusten välittäjinä on pidempi kuin VOC- yhdisteiden, arvioi aerosolifysiikan tutkimusryhmää johtava professori Annele Virtanen.

Tämä saattaa tarkoittaa, että kasvit voivat havainnoida signaaleja, jotka edustavat lähellä tai kauempana olevaa uhkaa.

Uusi tutkimus avaa kokonaan uuden ja monimutkaisen tutkimusalan ympäristöekologeille ja heidän yhteistyökumppaneilleen kasvien välisen vuorovaikutuksen saralla.  

Artikkelin tiedot:

Hao Yu, Angela Buchholz, Iida Pullinen, Silja Saarela, Zijun Li, Annele Virtanen, James D. Blande, Biogenic secondary organic aerosol participates in plant interactions and herbivory defense. Science, Vol 385, Issue 6714, 1225-1230 (2024), ISSN 0036-8075, https://doi.org/10.1126/science.ado6779

Lisätietoja:

Professori James Blande, ympäristöekologian tutkimusryhmä, p. 040 355 3210, james.blande@uef.fi

Professori Annele Virtanen, aerosolifysiikan tutkimusryhmä, p. 050 316 4118, annele.virtanen@uef.fi