ERC grant aitab välja selgitada, miks on taimelehtede ülemine ja alumine külg erinevad

Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudi molekulaarse taimefüsioloogia kaasprofessor Hanna Hõrak pälvis maineka Euroopa Teadusnõukogu (ERC) grandi, et uurida, kuidas kujunevad rakkude mustrid taimelehtedes. Saadud teadmised aitavad aretada tuleviku kliimasse sobilikke taimi.

Nii nagu inimesel erinevad oma ehituselt ning talitluselt käeselg ja peopesa, on ka taimelehtede ülemine ja alumine külg väga erinevad. Lehepind koosneb rakkudest, millest lehe alaküljel veerandi moodustavad õhulõhed ehk kahest rakust koosnevad kontrollitava suurusega avad. Õhulõhede kaudu käib gaasivahetus keskkonnaga: taime siseneb fotosünteesiks vajalik süsihappegaas ja väljub vesi. Seetõttu mõjutab lehepinnale tekkivate õhulõhede arv ja nende paigutus märkimisväärselt taimede kasvu, saaki ja stressitaluvust. Näiteks saavad vähemate õhulõhedega taimed paremini hakkama põuaga, sest kulutavad vähem vett. Sellised taimed on ka vähem vastuvõtlikud haigustele, sest paljud haigustekitajad sisenevad taime just õhulõhede kaudu.

Lehe ülaküljel enamikul taimeliikidel õhulõhesid ei ole. Kuigi mõned taimed tekitavad õhulõhesid ka lehe ülemisele küljele, pole neile seni suurt tähelepanu pööratud. „Vähesed seni tehtud uuringud näitavad, et taimed, kel on lehe ülakülgedel õhulõhed, omastavad paremini süsihappegaasi ja on osavamad fotosünteesijad. Seega peaksid lehe ülakülje õhulõhed olema taimedele väga kasulikud ja tekib küsimus, miks suuremal osal neid pole,“ selgitas Hõrak oma uurimistöö lähtekohta.

Kuidas tekivad lehe pealispinnale õhulõhed?

Hanna Hõraku projekti eesmärk on välja selgitada, kuidas tekivad õhulõhed lehe ülaküljele ja kuidas nende olemasolu või puudumine mõjutab taimede füsioloogiat, kasvu ja paljunemist. Uuringus kasutatakse mudeltaimena harilikku müürlooka (Arabidopsis thaliana), millel on õhulõhed nii lehe alumisel kui ülemisel küljel (joonis). Projekti käigus luuakse taimevariandid, mille ülakülgedel õhulõhed puuduvad – nii on võimalik mõista nende õhulõhede rolli taimede füsioloogias, kasvus, paljunemisedukuses ja stressitaluvuses. Teadlaste töö aitab välja selgitada, miks on rakkude mustrid lehtede ülemisel ja alumisel pinnal erinevad.

Image

Õhulõhede asetus mõjutab teravilja saaki

Viimaste aastate uurimistöö on näidanud, et lehe ülakülje õhulõhed mõjutavad suurel määral taimede gaasivahetust, eriti just teraviljade puhul. Hõrak on koos kolleegidega varasemas töös leidnud, et just lehe ülakülje õhulõhede arvukus on põllutingimustes seotud nisusaagiga.

„ERC projekt võimaldab meil välja selgitada, kuidas lehe ülakülje õhulõhed tekivad ja mil moel on võimalik lehe ülakülje õhulõhede arvukust soovitud suunas mõjutada. See aitab disainida ja aretada sellise lehe ülakülje õhulõhede arvukusega taimi, kes annavad head saaki ka tuleviku keerulistes kliimatingimustes,“ selgitas Hõrak.

Hanna Hõraku uurimisprojekt „Two sides to every leaf: how and why plants control stomatal distribution between leaf surfaces?“ vältab viis aastat ja selle kogueelarve on ligi kaks miljonit eurot. ERC väljakujunenud teadlase grandi seekordsesse taotlusvooru laekus 3121 taotlust, rahastuse sai 349 projekti 25 riigist.

Image

Image

Tutvu Hanna Hõraku varasema tööga:

Jupiteri saade "Tähelepanu! Tegemist on teadusega"

Artikkel: Functional and developmental differences between adaxial and abaxial stomata in amphistomatous leaves