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:

Group photo

Living, Fluid, & Soft 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 a wide range of soft, living, and fluid materials.

Department of Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Opiskelija Aallossa lukemassa kirjaa
Mediatiedotteet Julkaistu:

Aalto-yliopisto lisää toimenpiteitä päästöjen vähentämiseksi

Aalto-yliopisto on kartoittanut tärkeimpiä toimenpiteitä ilmastopäästöjen vähentämiseksi kaikilla yliopiston toiminnan alueilla. Suurimmat päästövähennykset saadaan energian hankinnasta ja käytöstä.
Puustoa kerrostaloalueella.
Mediatiedotteet Julkaistu:
pohjallinen pdp-gaalassa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Opiskelijaprojekti synnytti innovaation: Kengän sisäpohjat syntyvät muovin sijaan kompostoituvasta puuvaahdosta

Aalto-yliopiston opiskelijat kehittivät kestävän sisäpohjan prototyypin, joka taipuu, kestää kosteutta ja tuntuu pehmeältä ihoa vasten. Suomalainen kenkäyritys VIBAe lähtee syksyllä testaamaan materiaalia käyttäjillä.
Tummatukkainen nainen tummassa asussa, taustalla kesäinen Otaniemi
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Satu Lähteenoja: ”Kestävyysmurroksen edistämiseen tarvitaan tulevaisuusajattelua ja yhteissuunnittelua”

Minä väitän -sarjassamme Satu Lähteenoja osoittaa, että yhteissuunnitteluun perustuva murrosareena-menetelmä lisää hallinnon ja päättäjien ymmärrystä systeemisestä muutoksesta ja auttaa ajattelemaan pidemmälle tulevaisuuteen.