Vuoden 2020 piti olla kasvinterveysvuosi, mutta siitä tulikin surullisen kuuluisa koronavuosi. Toiko koronapandemia lisähuomioita myös kasviviruksiin?

”Ainakin se aktivoi keskustelua diagnostisten molekyylien ja rokotteiden tuotannon tutkimuksesta kasveissa ”, vastaa kasvipatologian professori Kristiina Mäkinen Helsingin yliopistosta.

Kasvipatologia on oppi kasvitaudeista. Tauteja aiheuttavat sienet, bakteerit ja virukset. Näistä viimeksimainitut ovat Mäkisen intohimo.

Mäkinen opiskeli biokemiaa. Kasvivirukset tulivat vastaan opintojen loppuvaiheessa, ja se oli menoa heti. Mäkinen teki väitöskirjansa niistä ja on tutkinut ryhmänsä kanssa kasvien viruksia koko uransa.

Vuoden alussa Mäkinen nimitettiin kasvipatologian professoriksi Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteelliseen tiedekuntaan Viikkiin.

Se toi mukanaan uutta opetusvastuuta, mutta tämä on Mäkiselle tuttua entuudestaan. Kasvipatologian professori saa opettaa tarkemmin rajattua alaa kuin peruskursseja vetävä opettaja, tästä Mäkinen on mielissään.

RNAi on biologista torjuntaa

Yksi Mäkisen tutkimuksessaan käyttämä teknologia on RNA-interferenssi eli RNAi. Lyhyt, kaksijuosteinen RNA-ketju aiheuttaa sen sekvenssiä vastaavan lähetti-RNA:n pilkkoutumisen solussa. Näin kyseisen geenin ilmeneminen keskeytyy, geeni ikään kuin menee pois päältä.

Ilmiön keksijät saivat Nobelin vuonna 2006. RNAi:ta hyödynnetään myös kasvinsuojelussa.

Uutena RNAi:hin perustuvana sovellutuksena kehitetään menetelmiä, joissa kasvien lehdille ruiskutetaan kaksijuoste-RNA:ta ja hiljennetään geeni, jota taudinaiheuttaja tai tuhohyönteinen tarvitsee toimiakseen.

Mäkisen tutkimusryhmässä selvitetään juuri näitä isäntägeenejä ja niiden koodaamia isäntäproteiineja, joita virus tarvitsee pystyäkseen infektoimaan eli tartuttamaan kasvin.

RNAi:n avulla isäntägeenin voi sammuttaa hetkellisesti, jolloin virus, sieni tai bakteeri ei voi infektoida kasvia.

Yksi vaihtoehto on muokata isäntägeeniä geenisaksien avulla lopullisesti muotoon, joka estää taudinaiheuttajan tartunnan.

Molempia tekniikoita sovelletaan jo maailmalla. Geenisaksien hyväksyminen tavanomaiseksi tai ainakin geenimuuntelua kevyemmäksi kasvinjalostusmenetelmäksi EU:ssa toisi kasvinsuojelulle paljon uusia mahdollisuuksia, Mäkinen sanoo.

Kemikaalien käyttö tuhohyönteisten torjunnassa vähenee jatkuvasti, eikä se ole tulevaisuuden tekniikka. Tilalle tarvitaan jotain muuta.

Tekniikkaa kaupallistetaan

RNAi-tekniikkaa tutkitaan monissa kasvinsuojeluaineita kehittävissä yrityksissä. Ensimmäinen kaupallinen sovellus oli Bayerin SmartStax Pro-maissilajike.

Siinä RNAi-tekniikkaa on hyödynnetty siirtogeenin avulla. Lajikkeessa on geeni, joka tuottaa kaksoisjuoste-RNA:ta. Se hiljentää maissin juuristotuholaistoukan snf7-geenin. Kun toukka syö kasvia, se saa sisuksiinsa kasvin tuottamaa kaksoisjuoste-RNA:ta, eikä pysty kasvamaan.

GreenLight Biosciencen kehittämä ledprona-tehoaine, kaupalliselta nimeltään Calantha, on toinen kaupallinen RNAi-valmiste. Se on perunan lehdille ruiskutettava koloradonkuoriaista torjuva kaksoisjuoste-RNA. Se on parhaillaan Yhdysvaltojen kemikaaliviraston EPA:n arvioitavana.

RNA on formuloitava esimerkiksi jonkinlaisen kapselin tai saven sisälle, sillä nukleiinihapot hajoavat nopeasti säteilyn tai kosteuden vaikutuksesta. Ledprona hajoaa kolmessa päivässä.

Kun kuoriaisen toukka syö ledpronalla ruiskutettua perunan lehteä, se ei pysty valmistamaan CPB-proteiinia ja kuolee tai ainakin lopettaa kasvunsa. Ledprona tehoaa parhaiten pieniin toukkiin.

Bayer tutkii myös mehiläisten varroapunkin torjuntaa tämän tekniikan avulla. Kaupallinen valmiste on nimeltään BioDirect ja sekin on antanut hyviä tuloksia kenttäkokeissa.

Uusia viruksia löydetään

Kasvivirustutkimuksessa tapahtuu Mäkisen mukaan paljon. Uusia viruksia löydetään jatkuvasti, sillä diagnostiikka on kehittynyt nopeaa tahtia.

Kaikki virukset eivät ole kasveille haitallisia, ja kaikilla kasveilla on omat viruksensa.

Haitalliset virukset tunnetaan paremmin kuin haitattomat. Joillakin viruksilla voi olla myös kasvia hyödyttäviä vaikutuksia, ja näitä olisi mielenkiintoista selvittää, Mäkinen pohti. Virus voi vaikkapa edistää kasvin kuivuuden kestoa.

Diagnostiikassa pystytään nykyisin selvittämään kasvinäytteestä yhdellä kertaa valtava määrä viruksia. Automatiikka ja tietokannat ovat kehittyneet. Samaan aikaan virusten luokittelu elää myös voimakkaasti, Mäkinen kertoo.

Myös kuvantamisteknologiat ovat kehittyneet hurjaa tahtia, ja se vauhdittaa virustutkimusta. Virusinfektion etenemistä voidaan seurata kasvin kasvua, lämpötilaa ja yhteyttämisen aktiivisuutta kuvaamalla ja aineenvaihduntaa tutkimalla, Mäkinen selittää. ◻