Mansikan kukintageenien identifiointi
Avainsanat:
Fragaria, geeni, jatkuvasatoinen, kukinta, lämpötila, päivänpituus, Seasonal flowering locusAbstrakti
Tutkimme mansikan kukinnan säätelyä käyttämällä mallikasvina ahomansikkaa (Fragaria vesca L.). Aho-mansikka on ehdollinen lyhyenpäivänkasvi, jonka päivänpituusvaste riippuu voimakkaasti lämpötilasta. Yli 15 ºC:een lämpötilassa kukintainduktio tapahtuu vain lyhyessä päivänpituudessa. Sen sijaan alhaisemmassa lämpötilassa kukinta indusoituu päivänpituudesta riippumatta, ja yli 21 ºC:een lämpötilassa kukintainduktio estyy. Luonnossa kukka-aiheet muodostuvat syksyllä ja kukinta ajoittuu lyhyelle jaksolle seuraavana kesänä. Tämän jaksottaissatoisen genotyypin lisäksi ahomansikasta tunnetaan myös jatkuvasatoisia lajikkeita, joita on kutsuttu myös kuukausimansikoiksi. Risteytyskokeilla on osoitettu, että yhden tuntemattoman geenin (SEASONAL FLOWERING LOCUS, SFL) resessiiviset alleelit saavat aikaan jatkuvasatoisuuden. Sen sijaan SFL:n dominoivat alleelit estävät kukintainduktion, ja kukintainduktio voi tapahtua vasta kun päivänpituuden lyheneminen tai alhainen lämpötila kumoavat SFL:n vaikutuksen.
Mansikan kukinnan säätelyä ei ole tutkittu molekyylitasolla, vaikka sadon aikaisuus, satokauden pituus ja sadon määrä ovat riippuvaisia kukinnasta. Tärkeimpien kukintamekanismien selvittämisessä SFL:n löytäminen sekä jatkuvasatoisten ja jaksottaissatoisten genotyyppien molekyylitason vertailu ovat keskeisiä tutkimuskohteita. Tällä tutkimuksella on myös laajempi merkitys monivuotisten kasvien kasvukierron säätelyn ymmärtämiselle.
Olemme identifioineet mansikalta lähes 70 kukinnan kandidaattigeeniä, jotka sekvenssihomologian perusteella vastaavat mallikasvi lituruohon kukintageenejä kaikilta tunnetuilta kukinnan säätelyreiteiltä (päivänpituus-, vernalisaatio-, autonominen ja gibberelliinireitti). Lisäksi olemme löytäneet homologit ns. kukinnan integraattorigeeneille, FLOWERING LOCUS T (FT) ja SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1) sekä kukkameristeemin identiteettigeeneille FRUITFULL (FUL) ja LEAFY (LFY). Olemme tutkineet 25 geenin ilmenemistä jatkuvasatoisen ja jaksottaissatoisen genotyypin lehdissä ja kärkikasvupisteessä. Tulokset osoittavat, että FUL:n ja LFY:n ilmeneminen voimistuu jatkuvasatoisen ahomansikan kärkikasvupisteessä kukintainduktion jälkeen. FUL ilmenee voimakkaasti myös jatkuvasatoisen ahomansikan lehdissä kukintaan indusoivissa olosuhteissa.
Tutkimuksemme osoittaa, että mansikan genomista löytyvät homologit suurelle osalle lituruohon kukintageenejä kaikilta tunnetuilta säätelyreiteiltä. Keskeisimpien geenien toiminnan testaus on välttämätöntä mansikan kukinnan säätelyn ymmärtämiseksi, sillä yksittäiset geenit ja säätelyreitit voivat toimia eri tavoin mansikalla ja lituruoholla. Kukinnan kandidaattigeenien kartoittaminen laajassa mittakaavassa sekä löytämämme kukintainduktion merkkigeeni FUL tehostavat mansikan kukintamekanismien tutkimusta, joka tähtää kukintaominaisuuksiltaan parempien mansikkalajikkeiden jalostukseen.
