Faculty of Agriculture and Forestry
Recent Submissions
-
(2024)The market potential of meat analogs is increasing widely due to the global shift towards reduced meat consumption. High-moisture extrusion processing (HMEP) is well-known for creating plant-based meat analogs with fibrous structure. However, plant proteins such as faba bean protein concentrate (Faba-C) which have poor/moderate structure forming ability, and less explored plant proteins such as chickpea protein concentrate (Chic-C), require further attention. L-cysteine, when added at optimized concentrations, can enhance the fibrous structure formation by altering the protein-protein interactions during HMEP. Thus, this study aimed to investigate the effect of L-cysteine on the fibrous structure formation of Faba-C and Chic-C. The hypothesis was that L-cysteine would improve the fibrous structure of these proteins through its effect on protein-protein interactions. To interpret the effect on fibrous structure formation, various concentrations ranging from 0.05% to 0.4% of L-cysteine were examined. From these, chosen concentrations of L-cysteine added samples were further investigated for their characteristics by mechanical strength tests (such as cutting strength and tensile strength), physicochemical properties (such as protein solubility, protein profile, and surface hydrophobicity), and protein-protein interactions (such as free thiol groups and protein conformational changes) studies. On a visual appearance, the addition of 0.05% and 0.1% of L-cysteine did not lead to the formation of new fibrils in Faba-C but led to a slightly sharper angle at 0.1% of L-cysteine addition in Chic-C extrudates. At higher concentrations, the extrudates started to lose their fibrous structure. For further analysis, 0.05% and 0.1% of L-cysteine were chosen as optimal samples. Additionally, 0.4% of L-cysteine was studied to interpret its impact in Faba-C and Chic-C extrudates. Results showed that 0.4% of L-cysteine led to low cutting (Chic-C) and tensile strength which was consistent with the loss of fibrous structure. The solubility of proteins did not vary notably, and the protein profile remained unchanged in all the L-cysteine concentrations. The surface hydrophobicity of 0.4% of L-cysteine increased in Faba-C extrudates. Excessive free thiol groups were obtained at 0.4% of L-cysteine in both Faba-C and Chic-C indicating that L-cysteine could have altered the protein-protein interactions during HMEP. Protein conformational changes at 0.05%, 0.1%, and 0.4% of L-cysteine in Chic-C occurred indicating that L-cysteine has altered the structure formation even at low concentrations whose effects were not visible effectively on the macrostructure. Thus, it can be concluded that L-cysteine can alter the protein alignment, however, its efficient usage towards fibrous structure formation in all the plant proteins needs further research. Further studies could focus on optimizing the concentration of L-cysteine for various plant proteins and exploring its effect at the molecular level to fully understand its potential usage in meat analog application.
-
(2024)Tässä pro gradu työssä tarkastellaan mäntytaimikoiden pinta-alan ja hirven vasojen teuraspainon yhteyttä riistanhoitoyhdistystasolla. Männyn suosio uudistuspuulajina on vähentynyt tasaisesti Etelä-Suomessa 2000-luvun alusta lähtien ja mäntyvaltaisten taimikoiden osuus kaikista taimikoista on pienentynyt vuosien 2005–2018 välisenä aikana 30 %. Hirvi käyttää talvella pääasiallisena talviravintonaan männyntaimia laiduntamalla niiden latvuksia sekä uloimpia sivuoksia. Mäntytaimikoiden pinta-alan tasaisesti vähentyessä hirvikannan koko ei ole kuitenkaan laskenut samassa suhteessa. Hyvinvoivan populaation tuottamien jälkeläisten tulisi valtaosin olla hyvinvoivia ja keskimääräisen kokoisia. Jälkeläisten ominaisuudet ja niiden muutokset ovat hyviä populaation tilaa ja elinolosuhteita kuvaavia tunnuksia, etenkin kun lehmän kunnolla, koolla ja rasvakerroksella on havaittu olevan vaikutusta syntyviin vasoihin. Hirven ravintokäyttäytymisen muutos kesän generalistisesta talvella lähes spesialistiseksi tarjoaa mahdollisuuden tarkastella ravintoresurssien merkitystä vasoihin metsävara-aineiston kautta. Analyysissä tarkasteltiin riistanhoitoyhdistystasolla erilaisten mäntytaimikoiden pinta-alaa kuvaavien tunnusten ja kaadettujen vasojen teuraspainoja samassa ajankohdassa. Analyysissä tarkasteltiin mäntytaimikoiden alueellista pinta-alaa, talviravintoresurssien ympäristöön suhteutetun pinta-alan sekä ravintokilpailun tasoa lineaarisilla sekamalleilla (LMER). Analysointi suoritettiin RStudio-ohjelmointiympäristössä. Mäntytaimikoiden rhy-pohjaisen pinta-alan koostamiseksi käytettiin Suomen Metsäkeskuksen tuottamaa avointa metsävaratietoa hila-aineiston muodossa, josta mäntytaimikot poimittiin QGIS paikkatieto-ohjelmalla. Loppupäätelminä kaikkien mäntytaimikoiden pinta-alaa kuvaavien tunnusten ja teuraspainojen välillä havaittiin positiivinen suhde, mutta suhteen voimakkuus ja merkitsevyys vaihteli sekä tunnusten että alueiden välillä. Parhaiten teuraspainoja ennusti mäntytaimikoiden rhy:n pinta-alaan suhteutettu pinta-ala (%), toiseksi parhaiten hirvikantaan suhteutettu mäntytaimikoiden pinta-ala (ha/hirvi) ja huonoiten mäntytaimikoiden rhy-kohtainen pinta-ala (ha). Tämän aineiston osalta pienimmät mäntytaimikkopinta-alaa kuvaavat tunnukset omaavilla alueilla teuraspainojen hajonta oli suurinta. Tämän työn perusteella ei voida osoittaa suoraa positiivista syy-seuraussuhdetta teuraspainojen ja mäntytaimikoiden pinta-alan välillä, mutta lineaarisilla sekamalleilla havaitaan alueittain voimakkuudeltaan vaihteleva suhde mänty-taimikoiden pinta-alan ja teuraspainojen välillä.
-
(2024)Drainage and global warming increase the threat of carbon-rich northern peatlands drying up, which may cause a positive feedback loop, where the global warming is further accelerated. To better predict the feedback effects, the diversity and functions of soil microbial communities should be investigated. In particular, the role of intracellular parasites of soil is only little studied despite their high abundance. Bdellovibrio and like organisms (BALOs) is a phylogenetically heterogeneous group of obligate bacterial predators of Gram-negative bacteria. Due to their wide distribution and host range, BALOs may play an important role in regulating the structure and dynamics of microbial communities in soil and affect cycling processes. The ability to attack biofilms and prevent biofilm formation makes BALOs also potential candidates for various industrial, medical, agricultural, and biotechnological applications. The aim of the thesis was to characterize two BALOs previously isolated from the subarctic peat soil, Pallas, Finland: 2/ANJLi2 infecting Mucilaginibacter lappiensis and 2/K2C7 infecting Janthinobacterium sp., by using both culture-dependent and bioinformatics-based methods. Transmission electron microscopy (TEM) showed that the isolates display rod-shaped free-swimming cells with a single polar flagellum, morphology typical for BALOs. From a set of 40 strains representing 10 genera, two additional hosts were confirmed for 2/ANJLi2 and four additional hosts for 2/K2C7. In both cases, additional host strains belonged to the same genus, as the respective original isolation host, suggesting that the host range of the isolates is narrow. No host-independence growth was observed. Under TEM, different phases of the isolates’ life cycles could be observed, including free swimming BALO cells and the ones developing inside their host cells, which indicates a periplasmic life cycle. When 2/ANJLi2 and 2/K2C7 were incubated in liquid cultures with their original hosts, both BALOs obtained high titers of 108—109 plaque forming units per ml by 72 and 48 h post-infection, respectively, suggesting that the two isolates have effective but relatively slow life cycles. 2/K2C7 infection resulted in a clear drop of viable host cells, but 2/ANJLi2 infection seems to be less deleterious to its host cells. Genome analyses showed that the isolates are distantly related to each other and are new species of BALOs: 2/ANJLi2 is suggested to belong to the Bacteriovoracaceae family in the class Bacteriovoracia, while 2/K2C7 belongs to the Bdellovibrio genus in the class Bdellovibrionia. Identified gene functions were mostly related to protein synthesis, energy metabolism, and cell cycle. According to metabolic profiling, BALOs had fewer metabolic functions compared to their hosts. Many gene functions remained unknown, highlighting undersampling of soil BALOs and a need for more detailed future studies.
-
(2024)Pitkän aikavälin strategisen tason metsäsuunnitelmat pohjautuvat malleilla ennustettavaan puuston kehitykseen, joten on tärkeää, että ennusteisiin voi luottaa. Tässä tutkielmassa arvioidaan MOTTI-kasvumallien ennusteiden luotettavuutta kahden ajankohdan kaukokartoitetun metsävaratiedon pohjalta Sallan yhteismetsän alueella. Tavoitteena oli selvittää, miten mallinnettu kasvu vertautuu kaukokartoitusinventoituun kasvuun ja mitä eroja ennusteiden luotettavuudessa on eri kasvupaikkatyyppien, pääpuulajien, käyttörajoitusten ja pituusluokkien välillä. Tarkastelu kohdistui Sallan yhteismetsän alueille, joille oli tehty laserkeilaus sekä vuonna 2022 että kerran aiemmin, ja näin ollen Metsäkeskuksen tuottama avoin metsävarahila oli saatavilla kahdelta eri ajankohdalta. Tarkasteluun valittiin metsämaan kuvioita, joilla ei oltu tehty toimenpiteitä laserkeilausten välissä. Lopulta tarkasteltavia kuvioita valikoitui 1376 kappaletta. Kuvioille yleistettiin metsävaratiedot hiloilta molemmille ajankohdille, minkä lisäksi ensimmäisen ajankohdan puustotiedot mallinnettiin MOTTI-malleilla vuoteen 2022 ForestKIT-metsätietojärjestelmää hyödyntäen. Mallinnetuista ja kaukokartoitusinventoiduista tunnuksista laskettiin puuston keskipituuden, keskiläpimitan, pohjapinta-alan, tilavuuden ja hiilivaraston vuosikasvut, joita verrattiin keskenään. Mallit ennustivat keskiläpimitan kasvua parhaiten. Pituusennusteet olivat selkeitä aliarvioita ja pohjapinta-alan kasvuennusteet selkeitä yliarvioita, mikä heijasti myös tilavuuden ja puuston hiilivaraston yliarvioiksi. Koko kuviojoukkoa tarkasteltaessa suhteelliset harhat olivat pituuskasvulle 37,8 %, läpimitan kasvulle -14,6 %, pohjapinta-alan kasvulle -94,2 %, tilavuuskasvulle -31,5 % ja puuston hiilivaraston kasvulle -20,9 %. Suhteellisen RMSE:n arvot vastaaville tunnuksille olivat 72,6 %, 131,4 %, 176,8 %, 97,1 % ja 184,2 %. Kun kuvioluokittaisia keskiarvoja verrattiin kaikkien kuvioiden keskiarvoihin, kaukokartoitusinventoidut kasvuarvot olivat suurempia suhteessa mallinnettuun kasvuun kivennäismailla, karummilla kasvupaikoilla, pienemmissä puustoissa, käyttörajoittamattomilla alueilla ja männiköissä. Esimerkiksi kivennäismaan käyttörajoittamattomilla männiköillä mallinnettu keskiläpimitta vastasi täysin inventoitua ja tilavuuden harha oli enää -16,3 %. Tämä voi selittyä sillä, että alueelle tyypillisiä metsiköitä on todennäköisesti käytetty enemmän mallien kalibrointiaineistona. Keskipuun kasvua kuvaavilla malleilla saatiin inventoitua kasvua lähempänä olevia arvoja, kuin esimerkiksi pohjapinta-alan kasvun kuviotasoisilla malleilla. Tämän perusteella voidaan todeta, että puutason kasvumallit toimivat hyvin Sallan olosuhteissa, mutta kuviotietojen muuttamisessa teoreettiseksi runkolukusarjaksi on vielä kehitettävää tarkastelualueen olosuhteissa.
-
(2024)In Finland, peatland forests have been drained by ditching in order to increase stand growth. Due to e.g., ditch deterioration, ditch network maintenance (DNM) is required to lower the water table (WT) for better stand growth. Currently, DNM is timely for approximately 1.1 Mha of drained peatland forests in Finland. However, the implemented DNM operations are far from the target, resulting in shallower ditches. While DNM can increase stand growth, it also has some trade-offs. For example, DNM increases soil C emissions due to peat decomposition. Additionally, DNM can be irrelevant for mature sites. Therefore, careful analysis on the need of DNM is recommended to avoid unnecessary C emissions. The aim of this study was to analyse the effects of different ditch depths and shallowing on the stand C balances of drained peatland forests throughout Finland. The studied forest types included sites from nutrient rich to nutrient poor, representing a wide range of typical forestry sites, whereas the main tree species for each site was defined either as Scots pine or Norway Spruce, based on the characteristics of the forest type in question. Regional differences in climate and weather were taken into account by dividing Finland into four different regions. The research was implemented as a quantitative simulation study utilising SUSI peatland simulator. The simulator was used to calculate 10-year average stand C balances and late summer WTs for each site with three different ditch depths of 0.3 m, 0.6 m and 0.9 m. When considering shallowing, the ditch depths changed from 0.3 m to 0.2 m, from 0.6 m to 0.4 m and from 0.9 m to 0.6 m in a 20-years' time. The results indicated that a ditch depth between 0.3 m and 0.6 m was deep enough for most sites to reach a sufficient late summer WT. The only exception was the nutrient poor Vatkg, which required a deeper ditch of 0.9 m in most regions. Additionally, the effects of shallowing were clear, as all sites in all ditch depths saw increases in their stand C balances.