Uutiset

Kasvien mikrojuurten tutkimuksella etsitään keinoja runsaampiin ja kestävämpiin satoihin

Merkittävän rahoituksen saaneesta tutkimuksesta toivotaan keinoja ilmastonmuutoksen vastaiseen taisteluun muun muassa eroosion ehkäisemisessä ja ruokaturvan parantamisessa.
Professor Matilda Backholm facing the camera
Apulaisprofessori Matilda Backholm. Kuva: MIkko Raskinen / Aalto University.

Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen apulaisprofessori Matilda Backholm on saanut 496 000 euroa Jane ja Aatos Erkon säätiöltä sekä 150 000 euroa Tiedeakatemialta mikroskooppisten kasvijuurien tutkimiseen. Kasvien mikrojuurien fysiikan paremman ymmärtämisen uskotaan auttavan esimerkiksi viljelijöitä kestävämpien ja runsaampien satojen istuttamisessa ilmastonmuutoksen aiheuttamien muutosten keskellä.

Tutkimuksen ytimessä on Backholmin ainutlaatuisen mikropipettitekniikan jatkokehittäminen. Laitteen avulla voi mitata fyysisiä voimia äärimmäisen tarkasti.

Biomekaaniset voimat saavat alkunsa soluissa

Äärimmäisen pienten kasvijuurien fysiikka on monimutkaista ja toistaiseksi tuntematonta. Mikroskooppiset juuret, kuten siemenistä kasvavat erittäin nuoret juuret sekä juurikarvat auttavat kasvia kiinnittymään maaperään. Jos nämä juuret ovat liian pehmeitä, ne eivät pysty tunkeutumaan kuivaan ja tiiviiksi pakkautuneeseen maaperään, liian jäykät juuret taas eivät pysty kasvamaan esteiden ympäri, ja liian heikot puolestaan eivät kestä nostamista. “Kasvijuurien mekaaniset ominaisuudet muodostuvat yksittäisten solujen tasolla, ja ne ovat vastuussa suuressa osasta kasvien fysiikkaa. Tällä hetkellä ei kuitenkaan tiedetä, miten tämä tapahtuu. Emme myöskään tiedä miten monisoluiset elävät materiaalit, kuten kasvit sopeutuvat ulkoisiin fyysisiin stressitekijöihin solutasolla,” Backholm sanoo.

Jane ja Aatos Erkon säätiöltä saamallaan rahoituksella Backholm pyrkii vastaamaan näihin kysymyksiin.

Tiedeakatemian rahoituksella Backholmin vetämä Living Matter -tutkimusryhmä selvittää kasvien juurten fysiikkaan liittyviä muita avoimia kysymyksiä, esimerkiksi miten mikrojuuret aistivat painovoimaa. Gravitropismi, eli maan vetovoiman aiheuttama kasvu, on kasveille tärkeä keino ankkuroitua syvemmälle maaperään ja hankkia vettä, mutta sen tarkempi mekaniikka on yhä arvoitus.

Mittaamista ja mallintamista

Fysiikkaa ja biologiaa yhdistävässä tutkimuksessa Backholm aikoo myös jatkokehittää  ainutlaatuista mikropipettitekniikkaansa, ja luoda uudenlaisen työkalun juurien mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseen. Nanonewtoneiden mittaluokassa tapahtuva tutkimus keskittyy yleisesti biologian tutkimuksessa käytettyyn lituruohoon (Arabidopsis thaliana).  Tutkimukseen kuuluu myös juurien mekaniikan ja kasvudynamiikan analyyttista mallintamista.

“Tuloksena on mikroskooppisten kasvijuurien fysiikan syvempi ymmärtäminen, joka auttaa viljelijöitä räätälöimään kasvinsa paremmin eri maaperiin ja ilmastoihin. Se auttaa myös eroosion ehkäisemissä ja ruokatehokkuuden parantamisessa. Molemmat ovat tärkeitä keinoja ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.”

Tutkimukseen kuuluu myös yritysyhteistö suomalaisen Boreal Plant Breeding Oy:n kanssa. Yhteistyö tutkii tärkeiden viljelykasvien kuten kauran ja vehnän mekaanisia ominaisuuksia, tavoitteenaan tulevaisuuden satoja parantavan datan kerääminen.

Nelivuotinen projekti alkaa tänä vuonna, ja siihen osallistuu Backholmin lisäksi hänen johtamansa Living Matter -tutkimusryhmä teknillisen fysiikan laitokselta.

Lisätietoja:

Living Matter group picture

Living Matter

We are a group of physicists, biologists, engineers, and chemists working with big questions at the interface between physics and biology. We develop our own experimental and analytical tools to probe the dynamics and flow in soft, living, and fluid materials.

Department of Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

The magnetic properties of a material can affect how it interacts with light.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijoille läpimurto: Yksisuuntaisen lasin kehitys vihdoin mahdollista

Tutkijat kehittivät uuden metamateriaalin, joka voi toimia monenlaisten teknologisten innovaatioiden pohjana.
Mikko Alava ja kolme muuta tutkimusryhmän jäsentä kuvattuna teknisen laitteen äärellä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomen Kulttuurirahastolta suuria apurahoja tieteelle

Apurahan tieteeseen tai taiteeseen sai 30 henkilöä tai ryhmää Aalto-yliopistosta.
Kuvitus puun istuttamisesta haudalle ja puun kasvusta
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu:

Lappset-stipendin sai maisema-arkkitehti Anu Hakola

Hakola käsittelee diplomityössään muistopuita ja niiden merkitystä osana vainajien muistelua.
Photo
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Katsaus Aallon avoimiin julkaisuihin 2023

90 % Aallon vuoden 2023 tieteellisistä lehtiartikkeleista on avoimesti saatavilla.