Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Responses of Scots pine to nickel and copper exposure and herbivory

Marja Roitto

Doctoral dissertation, June 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Ecological and Environmental Sciences and Oulun yliopisto.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää kahden raskasmetallin, nikkelin ja kuparin, sekä herbivorian vaikutuksia mäntyyn (Pinus sylvestris L.), mm. neulasten kemiaan. Nämä kasviin kohdistuvat rasitteet ovat luonteeltaan ja kestoltaan erilaisia, mutta sekä raskasmetallit että herbivoria voivat kohottaa hapen haitallisten, aktiivisten muotojen pitoisuuksia kasvien soluissa. Kasvien sisältämät erilaiset kemialliset yhdisteet ja entsyymit voivat edistää kasvien selviytymistä stressitilanteissa. Tässä tutkimuksessa männyn fysiologisia vasteita tutkittiin mittaamalla neulasten ja juurten peroksidaasi-entsyymin aktiivisuutta sekä fenolipitoisuuksia. Peroksidaasit ovat entsyymejä, jotka hapettavat yhdisteitä vetyperoksidin avulla. Fenolit ovat laaja joukko sekundääriyhdisteitä ja monet niistä ovat tehokkaita antioksidantteja.

Nikkelin ja kuparin vaikutuksia mäntyyn tutkittiin Kuolan niemimaan Monchegorskin raskasmetallisulattojen lähialueilla (gradientti 10 km - 110 km). Kokeellisessa osuudessa männyn taimia altistettiin kasvualustaan tai suoraan kasvustoon lisätylle nikkelille ja kuparille. Lisäksi selvitettiin maata peittävän jäkäläpeitteen mahdollista suojaavaa vaikutusta männyn taimiin, maaperän mikrobeihin sekä maan liukoisiin ravinteisiin nikkelialtistuksen yhteydessä. Mäntypistiäisen tuhoja jäljiteltiin neulaspoistokokeessa, jossa 10-15 -vuotiaiden mäntyjen neulaset leikattiin uusinta vuosikeraa lukuunottamatta. Kahden vuoden neulaspoiston jälkeen seurattiin pilkkumäntypistiäisen (Diprion pini L.) toukkien kasvua käsitellyissä ja käsittelemättömissä puissa.

Ympäristön nikkeli-, kupari- ja rikkidioksidikuormitus lisäsi männyn neulasten solunulkoisten ja liukoisten peroksidaasien aktiivisuutta, mikä voi olla osoitus neulasten lisääntyneestä oksidatiivisesta stressistä. Taimikokeessa vesiliukoisen nikkelin sumutus taimille nosti neulasten peroksidaasiaktiivisuutta. Maaperän kohonneet nikkeli- tai kuparipitoisuudet eivät lisänneet juurten peroksidaasiaktiivisuutta. Kasvualustaan lisätty nikkeli lisäsi parkkiaineiden (tanniinien) pitoisuutta neulasissa. Nämä yhdisteet voivat sitoa nikkeliä, jolloin metallin myrkyllisyys solulle mahdollisesti alenee. Pieni määrä nikkeliä maahan lisättynä näytti olevan jopa hyväksi versojen pituuskasvulle ja juuriston kunnolle. Nikkelin märkälaskeumaa jäljittelevässä kaksivuotisessa kokeessa 2000 mg Ni m-2 alensi taimien kasvua, sen sijaan altistustasot 20 tai 200 mg Ni m-2 eivät olleet taimien kasvulle haitallisia. Maan jäkäläpeite ei suojannut taimia nikkelin haitallisilta vaikutuksilta, mutta jäkäläpeitteen läsnäolo edisti maahengitystä ja mikrobien metabolista aktiivisuutta.

Hyönteistuhoja jäljittelevä neulaspoisto kohotti neulasten peroksidaasiaktiivisuutta. Neulaspoisto alensi kehittyvien uusien neulasten typpi-, polyamiini- ja glukoosipitoisuuksia, mutta kohotti useiden fenolisten yhdisteiden, tärkkelyksen sekä sakkaroosin pitoisuuksia. Kahtena vuotena toistettu neulaspoisto heikensi pilkkumäntypistiäisen menestymistä käsittelyä seuraavana kasvukautena, mikä voi olla osoitus männyn viivästyneestä, indusoituvasta puolustuksesta. Muutokset yksittäisten fenoliyhdisteiden pitoisuuksissa eivät kuitenkaan selittäneet sahapistiäisen heikompaa kasvua neulaspoiston kärsineissä puissa.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 26.05.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki