Uusia puolustusaineita gerberasta
Avainsanat:
sädelatva, gerbera, asterikasvit, harmaahome, sekudääriaineenvaihdunta, polyketidisyntaasi, geeninsiirto, GM-jalostusAbstrakti
Kasvien syntetisoimien kemiallisten yhdisteiden (sekundäärimetaboliittien) kirjo on laaja ja suhteessa tähän monimuotoisuuteen vain muutamien yhdisteiden biokemiallinen synteesireitti tunnetaan. Leikko- ja ruukkukasvina kasvatettava sädelatva eli gerbera (Gerbera hybrida, Asteraceae) tuottaa maanpäällisiin osiinsa kahta glukosidista karvasainetta, gerberiiniä ja parasorbosidia. Jälkimmäinen tunnetaan myös pihlajan karvasaineena. Glukosidit sellaisenaan torjuvat hyönteistuhoilta, ja sieniperäisten taudinaiheuttajien läsnäollessa ne hajotetaan aglykoneiksi joilla on sienitauteja torjuva vaikutus. Olemme tutkineet gerberan sekundääriaineenvaihdunnan tuotteita ja niistä vastaavia geenejä, ja löytäneet avaingeenin, joka johtaa gerberiinin ja parasorbosidin biosynteesiin. Yhdisteet muodostuvat asetyyli-CoA:sta ja malonyyli-CoA:sta reaktiossa, jonka ensimmäistä vaihetta katalysoi kasveille tyypillinen polyketidisyntaasiperheeseen kuuluva entsyymi. Vastaavanlaisia yhdisteitä tunnetaan sienistä ja bakteereista, mutta aiemmin ei tiedetty niitä esiintyvän myös kasveilla.
Uutettavan gerberiiniaglykonin määrä eri gerberalajikkeissa korreloi harmaahomeen (Botrytis cinerea) kestävyyden kanssa. Gerberiini/parasorbosidireitin aktiivisuus toimii siten merkkiominaisuutena taudinkestävyydelle ja mahdollistaa kestävyystestauksen ilman taudinaiheuttajaa. Tutkimuksemme yhtenä tavoitteena on selvittää miten tämä merkkiominaisuus on helpoin mitata lajiketestauksessa. Vaihtoehdot ovat metaboliittien kemiallinen analyysi, lähetti-RNA:n analyysi tai DNA-testi.
Tutkimuksemme laajempana tavoitteena on osoittaa gerberasta löydetyn gerberiini/parasorbosidireitin hyödynnettävyys pelto- ja puutarhakasvien kestävyysjalostuksessa. Mikäli reitti saadaan koottua toimivaksi uudessa kohdekasvissa, on odotettavissa että se toimii hyvin laajasti lähtömetaboliittien ollessa perusaineenvaihdunnan välituotteita.
Esitetyllä metabolisella kestävyysjalostuksella on todennäköisesti laaja sovellettavuusala, joka viime kädessä riippuu kunkin hyötykasvin tautien ja tuholaisten herkkyydestä k.o. aineille. Ensimmäinen sovellusala olisi puutarhassa ja kasvihuoneella viljeltävät koristekasvit. Soveltaminen elintarvikkeiden raaka-aineisiin edellyttää toksikologisia tutkimuksia, mutta lähtökohtana on merkillepantavaa, että parasorbosidia esiintyy luonnostaan pihlajanmarjoissa, marja-aroniassa ja amerikkaisessa karpalossa.
