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 of people posing indoors in two rows, some seated on stools, chalkboard behind

Living & Soft Matter

We develop new experimental and analytical tools to probe the dynamics and flow in mesoscale living, fluid, and soft systems. Our curiosity-driven research aims for discoveries in soft matter physics and at the interface between physics and biology.

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

Lue lisää uutisia

Näytöllä 3D-aivokuva, jossa värikkäät hermoradat läpinäkyvässä pään mallissa
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Haku on auki innovaatiotutkijatohtoriksi tekoälyssä

Palkallinen 12 kuukautta kestävä urapolku, jonka avulla voit muuttaa tohtorintutkimuksesi löydökset deep tech -startupiksi.
Ulkoilmassa puiset leposohvat, joita ympäröivät harsot verhot ja korkeat kasvit rapistuvassa pihassa.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaistyöryhmän teos tuo viilentävän puutarhan helteissä kärvistelevään Espanjaan

Suomalaisten arkkitehtien ja taiteilijoiden ryhmä esittää puutarhataideteoksellaan kaupunkien kuumenemisen ja ympäristökriisin ratkaisuksi muun muassa kasvillisuutta ja yhteisöllisyyttä.
Pyöreä vaalea kennokuvioinen alusta ja punottuja koreja kirkkaansinisellä taustalla
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat paljastivat kaksi uutta suprajohdetta menetelmällä, jolla voi jatkossa löytää tuhansia lisää

Fyysikoiden tekoälyyn perustuvan menetelmän myötä suprajohtavuuden valtavat energiahyödyt ovat askeleen lähempänä
The SisuSemi team in lab coats, smiling at the camera. 6 people, 5 men and 1 woman
Kampus, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutustu startuppiimme: SisuSemi puhdistaa puolijohteet atomitasolla

Kun yksikin atomi ratkaisee, virheille ei ole varaa. Syväteknologiayritys SisuSemin keksintö voi mullistaa puolijohdeteollisuuden, joka käy jatkuvaa taistelua epäpuhtauksia vastaan.