Mansikantaimien magneettikuvaus paljastaa taudin etenemisen
Magneettikuvausta voidaan hyödyntää kasvien rakenteiden visualisointiin sekä sisäisten vaurioiden tarkasteluun.
Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen ja ympäristö- ja biotieteiden laitoksen tutkijat hyödynsivät magneettikuvausta (magnetic resonance imaging, MRI) selvittääkseen miten Phytophthora cactorum -taudinaiheuttaja vaikuttaa mansikantaimien kasvuun ja kehitykseen. Kyseinen taudinaiheuttaja aiheuttaa mansikoissa tyvimätää, joka voi johtaa merkittäviin tappioihin puutarhaviljelyssä.
Tutkimuksessa selvitettiin terveiden ja sairaiden kasvien eroja magneettikuvauksella kolmen viikon ajanjaksolla. Sairaat kasvit erosivat merkitsevästi terveistä kasveista. Scientific Reports -lehdessä julkaistu tutkimus osoitti, että tartutettujen kasvien relaksaatioajat olivat juurakossa korkeammat kuin terveiden kasvien. Nämä muutokset havaittiin sekä alueellisina, että ajallisina muutoksina, joiden ansiosta tartunnan etenemistä pystyttiin visualisoimaan. Magneettikuvaustuloksia verrattiin myös kasvien anatomiseen rakenteeseen halkaisemalla juurakot kahtia kokeen päätteeksi. Saastuneissa kasveissa taudinaiheuttajan läsnäolo oli halkaistuissa juurakoissa helposti silmämääräisestikin havaittavissa.
Sairaalaympäristöstä tunnetumman magneettikuvauksen hyödyntäminen verrattain epätyypillisille näytemateriaaleille, kuten kasveille, avaa uusia mahdollisuuksia. Magneettikuvaus on erityisen herkkä menetelmä veden havaitsemiseen ja siten sen arveltiin sopivan erinomaisesti kasvien sisäisten vaurioiden tutkimukseen. Kuvaus antaa tietoa esimerkiksi näytteessä olevan veden jakaumasta ja määrästä.
Tutkimuksessa hyödynnettiin erilaisia kvantitatiivisia magneettikuvausmenetelmiä infektion aiheuttamien muutoksien tutkimiseen mansikan juurakossa. Nämä määrälliset arvot kertovat epäsuorasti kasvin solukoiden tilasta ja siten mahdollistavat infektoitujen ja terveiden kasvien vertailun kasveja vaurioittamatta. Näintaudin etenemistä voidaan seurata ja arvioida pitkäaikaisesti.
Tutkimuksen perusteella magneettikuvausta voi käyttää kasvien terveyden ja kehityksen seurannassa, tai kasvitautien etenemisen selvittämisessä, ja siihen liittyvässä tutkimuksessa. Magneettikuvaus voisi myös auttaa ymmärtämään kasvien ja taudinaiheuttajien vuorovaikutusmekanismeja, sekä kehittämään uusia strategioita kasvitautien ehkäisemiseksi ja torjumiseksi.
Lisätietoja:
Apulaisprofessori Mikko Nissi, teknillisen fysiikan laitos, mikko.nissi@uef.fi
Tutkija Harri Kokko, ympäristö- ja biotieteiden laitos, harri.kokko@uef.fi
Artikkelin tiedot:
Teemu Valtteri Tuomainen, Anna Toljamo, Harri Kokko & Mikko Johannes Nissi. Scientific Reports volume 14, Article number: 2129 (2024). https://www.nature.com/articles/s41598-024-52520-7
Katso video magneettikuvauksella eri ajanhetkinä kuvatusta sairaasta ja terveestä mansikan juurakosta. (https://www.nature.com/articles/s41598-024-52520-7#Sec13)
Kuvassa: Mansikan tyvimädän eteneminen valokuvana ja MRI-kuvana.
