Browsing by Author "Hartikainen, Anna"

Nykyinen jälkiteollinen ihmiskunta tuottaa energiansa pääasiassa fossiilisilla polttoaineilla. Pariisin ilmastosopimuksen osapuolet sitoutuivat pitämään ilmaston lämpenemisen alle kahdessa celsiusasteessa verrattuna esiteolliseen aikaan ja muuttamaan energiantuotantotapojaan. Yhtenä ratkaisuna nähdään uusiutuvat energianlähteet, joita kuuluvat muun muassa biopolttoaineet. Bioetanoli on maailmanlaajuisesti käytetyin liikenteen biopolttoaine, jonka tuotanto on huomattavasti kasvanut 1980-luvulta lähtien. Tällä hetkellä bioetanolia tuotetaan etupäässä ruoantuotannon kanssa kilpailevista sokeri- ja tärkkelyspitoisista viljelykasveista, mutta niin kutsuttujen toisen sukupolven biopolttoaineiden tuotanto olisi ihmiskunnan ja maapallon kannalta kestävämmällä pohjalla. Toisen sukupolven bioetanolia valmistetaan kasvi- ja puupohjaisesta jätemateriaalista, kuten maa- ja metsätalouden sekä elintarviketeollisuuden jätteistä. Aikaisemmissa tutkimuksissa hyväksi lignoselluloosan ja puuperäisten jätteiden hajottajaksi ja monipuoliseksi entsyymien tuottajaksi tunnistettu, valkolahottajiin kuuluva kääpämäinen kantasieni rusorypykkä Phlebia radiata kykenee samanaikaiseen kiinteän kasvualustan hajotukseen ja etanolifermentaatioon. Tämän vuoksi rusorypykän etanolin tuottoa ja siihen liittyviä perusaineenvaihduntareittejä haluttiin tutkia tarkemmin. Sienen rihmastoa kasvatettiin jätelignoselluloosamateriaaleilla hapettomiksi muuttuvissa fermentaatio-olosuhteissa. Etanolin tuoton ja kasvualustan pilkkoutumisen lisäksi tutkittiin käänteistranskription kvantitatiivisella PCR-reaktiolla lignoselluloosan hajotukseen ja etanolifermentaatioon liittyviä entsyymejä koodaavia geenejä ja näiden geenien ilmentymistä eri kasvuaikapisteissä. Tulosten perusteella havaittiin rusorypykän tuottavan noin 13,5 massa-% etanolia kasvualustan hiilihydraattien sokeripitoisuuden perusteella lasketusta teoreettisesta maksimiarvosta. Lignoselluloosan hajotukseen ja etanolin fermentointiin oleellisesti liittyvien entsyymien geenit ilmentyivät kasvatusten aikana jätelignoselluloosalla tilastollisesti merkitsevin eroin eri aikapisteissä, mikä osoitti hajotustoiminnan, rihmaston kasvun ja etanolin tuoton olevan muuttuvia ja toisiinsa vaikuttavia prosesseja. Sieni pystyi hyödyntämään kiinteää kasvualustaansa irrottaen siitä käyttöönsä sokereita. Rihmaston kasvusta ja elävästä sienibiomassasta viitteitä antavaa ergosterolia havaittiin koko kuukauden pituisen kasvatuksen ajan. Lisäksi kaasukehässä havaittiin odotettuja fermentaatiomuutoksia, kuten hiilidioksidin kertymistä, ja happikaasu oli neljässä viikossa lähes kulutettu loppuun. Tulosten perusteella rusorypykkä osoittautui tehokkaaksi jätelignoselluloosan pilkkojaksi ja kestäväksi etanolin tuottajaksi. RNA-eristys kiinteältä kasvualustalta sekä aineenvaihduntageenien ilmentymisen analysointi RT-qPCR-menetelmällä mahdollistivat rusorypykän transkriptomin jatkotutkimuksen geenien säätelyn selvittämiseksi fermentoivissa ja lähes hapettomissa olosuhteissa.