Nurmirehu helpommin sulavaksi: sekundaarisoluseinän syntymisen säätely

Kirjoittajat

• A. Kärkönen MTT, Tutkimusasemantie 15, 94200 Ruukki
• H. Häggman Biologian laitos, PL 3000, 90014 Oulun yliopisto
• O. Manninen MTT, Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, Genomiikka, 31600 Jokioinen
• E. Joki-Tokola MTT, Tutkimusasemantie 15, 94200 Ruukki
• P. Virkajärvi MTT, Halolantie 31, 71750 Maaninka

DOI: https://doi.org/10.33354/smst.76905

Avainsanat:

ligniini, rehunsulavuus, soluseinä, geeniluennan säätelytekijät, timotei

Abstrakti

Ligniini, fenoliyksiköistä koostuva verkkomainen puuaine, kertyy seinäsokeripolymeerien väliin kuolleiden
tuki- ja vettäkuljettavien solujen kehityksen loppuvaiheessa. Ligniini liimaa seinäpolysakkaridit
yhteen: soluseinistä tulee vahvoja ja vettäläpäisemättömiä. Ligniinialayksiköiden väliset ristisidokset
ovat kestäviä ja niitä on erittäin vaikea hajottaa. Eri kasviryhmien seinäkoostumukset eroavat ligniinimäärän
ja -laadun suhteen. Heinäkasvien ligniini koostuu G-, S- ja H-yksiköistä, lisäksi soluseinäsokereihin
on liittynyt fenolihappoja (ferula- ja kumarihappo), joiden muodostamat ristisidokset edelleen
tiivistävät soluseinärakennetta. Ligniinin suuri määrällinen lisäys liittyy heinien korsiintumiseen.
Tällöin korren ulompien osien solujen soluseinät paksunevat ja puutuvat, muodostuu ns. sklerenkyymituppi.
Ligniini estää märehtijän ruoansulatusentsyymien pääsyä seinäpolysakkaridien luo ja täten
vähentää kasviaineksen hajoamista eläimen ruoansulatuksessa. Osa kasvin sisältämästä energiasta jää
hyödyntämättä. Rehun D-arvo, joka kertoo sulavuudesta, laskee huomattavasti ligniinimäärän lisääntyessä.
Sekundaariseinän biosynteesin geenitason säätelytekijöitä on selvitetty mm. mallikasvina käytetyllä
lituruoholla (Arabidopsis thaliana) ja puuvartisilla kasveilla (esim. poppeli ja eukalyptus). Eri säätelytekijät
ohjaavat sekundaariseinän kehitystä lituruohon tukisoluissa kuin vettäkuljettavissa putkisoluissa
ja putkiloissa. MTT:n sekä Helsingin ja Oulun yliopistojen yhteistyötutkimuksessa pyrimme selvittämään,
miten sekundaarisoluseinän biosynteesiä säädellään timoteillä, Suomessa yleisesti viljellyllä
rehukasvilla. Tietoa säätelytekijöistä hyödynnetään selvitettäessä soluseinän lignifikaation yhteyttä
timotein kehitykseen sekä rehun sulavuuteen. Tavoitteenamme on saada tietoa ligniinin biosynteesistä
sekä löytää ligniinin syntyä ohjaavia säätelytekijöitä, jotka säätelevät ligniinisynteesiä erityisesti korren
sklerenkyymitupessa. Tämä mahdollistaisi lähestymistavan, jossa pyrimme alentamaan ligniiniin
määrää korren uloimman osan tukisolukossa. Näin korren kokonaisligniinipitoisuus alenisi johtojänteen
vedenkuljetuksen siitä kärsimättä. Kokonaisligniinimäärän lasku puolestaan parantaisi kasvimassan
sulavuutta. On kuitenkin huomioitava, ettei ligniinimäärän alentaminen korren tukisolukossa johda
lakoontumisen lisääntymiseen tai patogeenikestävyyden alenemiseen.
Yhden prosenttiyksikön muutos koko Suomen säilörehusadon D-arvossa on laskennalliselta arvoltaan
n. 11–17 M€/v; rohkeampien laskelmien mukaan jopa 50 M€/v (P. Virkajärvi, arvio). Tältä pohjalta
arvioiden hanke on hyvin tärkeä maidon- ja lihantuotannon säilymiselle varteenotettavana elinkeinona.
Loppukädessä hyötyjänä on sekä alkutuotanto ja sen varaan perustuva kotimainen elintarvikkeita
jalostava teollisuus, jonka työpaikoista noin 80 % on maidon- ja lihanjalostuksessa. Myös maatalouden
panosteollisuus on pitkälti riippuvainen märehtijöihin perustuvasta tuotannosta.