Bioinformatiikan soveltaminen metalleja keräävän kevättaskuruohon geenitason tutkimukseen

Väitös bioinformatiikan alalta
Väittelijä:  MSc Daniel Blande
Aika ja paikka 21.12.2017 klo 12, SN200, Snellmania, Kuopion kampus

Useimmat kasvit eivät pysty kasvamaan normaalisti maaperän korkeissa metallipitoisuuksissa. Tällaisia metalleja ovat muun muassa sinkki, kadmium, nikkeli ja lyijy. Kaivosalueilta löytyy erityisiä metallien hyperakkumulaattorikasveja, jotka pystyvät keräämään metalleja maasta maanpäällisiin osiinsa enemmän kuin muut kasvit. Sinkkihyperakkumulaattorikasvi kykenee keräämään sinkkiä yli yhden prosentin verran lehtien kuivapainosta. Kevättaskuruohon (Noccaea caerulescens) eri maantieteellisissä paikoissa kasvavat populaatiot keräävät metalleja toisistaan poikkeavasti. Ranskalainen Gangesista peräisin oleva populaatio kerää sinkkiä ja kadmiumia, kun taas italialainen Monte Prinzera on erikoistunut nikkeliin ja sinkkiin.

Metallien hyperakkumulaatiota voidaan hyödyntää esimerkiksi fytoremediaatiossa eli biopuhdistuksessa, jossa kasveja hyödynnetään metalleilla pilaantuneen maan kunnostuksessa. Hyperakkumulaatiota voidaan hyödyntää myös ravintokasvien jalostuksessa joko lisäämään terveydelle tärkeiden tai vähentämään haitallisten mineraalien määrää.

Metallien hyperakkumulaation mekanismien ymmärtäminen on tärkeää tavoitteiden saavuttamiseksi. Kevättaskuruoho toisistaan poikkeavine populaatioineen on käyttökelpoinen mallikasvi mekanismien tutkimukseen.

MSc Daniel Blanden väitöskirjatutkimuksessa RNA:n sekvensointia käytettiin geenien ilmentymistasojen vertailuun kahdessa kevättaskuruohopopulaatiossa, kadmiumia keräävällä Ganges- ja ei-keräävällä La Calamine -populaatiossa. Populaatioita verrattiin kontrolliolosuhteissa ja kadmiumaltistuksessa. Kadmiumaltisuksessa Ganges osoitti raudanpuutoksen oireita, kun taas La Calamine yleisiä stressivasteita. Kadmiumille populaatioissa eri tavoin reagoivia geenejä pystyttiin tunnistamaan lukuisia.

Jotta kevättaskuruohoa pystyttäisiin täysin hyödyntämään mallikasvina, on siitä oltava saatavilla sekvenssitietoa ja tietoa geenien toiminnasta. Väitöskirjan toisessa osassa kevättaskuruohon transkriptomi ja genomi ovat sekvensoitu, järjestetty ja geenit paikannettu genomissa. Hankittu informaatio edistää muita RNA-sekvensointikokeita, yksittäisten geenien toiminnan tutkimista ja muita molekyylibiologiaa hyödyntäviä analyysejä.

MSc Daniel Blanden bioinformatiikan alaan kuuluva väitöskirja A bioinformatics approach to study differences among Noccaea caerulescens accessions in adaptation to metal-rich environments tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii apulaisprofessori Dario Greco, Tampereen yliopisto ja kustoksena emeritaprofessori Sirpa Kärenlampi, Itä-Suomen yliopisto.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/12615?encoding=UTF-8



Takaisin tämän vuoden artikkeleihin