Nanopartikkelit lisäävät vehnän kasvua

Kuopion kampuksen Melania-rakennuksen katolla korjattiin tänä syksynä tuleentunutta viljaa. Kasvihuoneessa oli meneillään vehnän altistuskoe, jossa tutkitaan erilaisten metallinanopartikkeleiden vaikutuksia kasvuun – niin lannoitevaikutuksia kuin myös toksisia vaikutuksia.

Teksti Marianne Mustonen Kuvat Raija Törrönen

Pakistanilainen Abid Khan tuli viime keväänä ympäristö- ja biotieteiden laitokselle tutkijavierailulle itse valmistamansa ja aiemmissa tutkimuksissa käyttämänsä nanopartikkelit mukanaan. Khan saa rahoituksensa Higher Education Commission IRSIP-ohjelmasta Pakistanista, ja hänen oma yliopistonsa on International Islamic University Islamabadissa.

Khan on taustaltaan kasvinjalostuksen ja genetiikan tutkija, ja häntä kiinnosti kokeilla uutta tapaa käyttää nanokokoisia sinkki- ja kuparipartikkeleita vehnän lannoituksessa.  Mukana tutkimuksessa oli myös toinen, paljon tutkimuksessa käytetty mallikasvi lituruoho, jota on käytetty Itä-Suomen yliopistossa kasvien metallien kestokykyyn ja kertymiseen liittyvässä molekyylibiologisessa tutkimuksessa.

—Vehnä on tärkein ruokakasvi koko maailmassa, sillä ruokitaan ihmiset ja eläimet, Khan sanoo.

Vehnää kasvatetaan valtavilla maa-alueilla, paljon enemmän kuin esimerkiksi riisiä.

– Vehnää vaivaavat kuitenkin yhä enemmän taudit ja tuhohyönteiset, joten uusia taudinkestäviä lajikkeita on jalostettava jatkuvasti.

 

Vehnän, ja muidenkin kasvien, kasvatukseen tarvittavien lannoitteiden tarve on kasvussa. Yksi vaihtoehto on käyttää nanometrikoon lannoitetta, sillä se on tiiviistetympää, ja sitä tarvittaisiin näin ollen paljon pienempiä määriä.  

—Nanometrikoon lannoitetta käytetään vähemmän, ja se saadaan vietyä suoraan kasvin juureen helpommin saataville, Khan kertoo.

—Testaamme metalleja oksidimuodossa eri pitoisuuksina. Jotkut nanopartikkelipitoisuudet näyttävät parantavan kasvua. Toisaalta metalleilla voi olla myös toksisia vaikutuksia kasvin juuriin. Tiedetään, että esimerkiksi kadmiumilla on taipumusta kertyä viljan jyviin., toteaa yliopistotutkija Arja Tervahauta ympäristö- ja biotieteiden laitokselta.

Khanin tavoitteena on saada vierailunsa aikana valmiiksi kokeita väitöskirjansa osajulkaisuja varten. Tarkoitus on selvittää muun muassa jyvien metallimääriä.

—Eri testausmenetelmillä ja altistuskokeilla saadaan hyvät ominaisuudet esiin. Kasvien biomassasta tutkitaan, paljonko metalleja on kertynyt vehnän jyviin ja lituruohon lehtiin ja juuriin. Toiveena on, että toksisia kasvua vähentäviä vaikutuksia ei esiintyisi niin paljon, Khan sanoo.

 

Välttämättömien ravintomineraalien, esimerkiksi raudan, pitäisi päätyä lopulta sopivissa määrin myös ihmisen elimistöön.

— Geeniekspressiokokeiden avulla selvitetään, miten geenien reagointi muuttuu nanopartikkelialtistuksen myötä, sanovat tutkijat.

Tutkimuksessa selvitetään myös metallien vaikutusta vehnän fytaattien synteesiin. Ne ovat yhdisteitä, jotka vähentävät ravintoaineiden, esimerkiksi raudan, imeytymistä ruoansulatusjärjestelmästä. Toisena tutkimuksen kohteena ovat proteiinien hajottamista estävät proteaasi-inhibiittorien geenit.

Nanopartikkelilannoitus

  • Nanopartikkelit ovat halkaisijaltaan 1-100 nanometriä olevia hiukkasia
  • Nanopartikkelilannoituksessa voidaan käyttää esimerkiksi hopea-, sinkki-, kupari- ja rautapartikkeleita  
  • Nanopartikkelilannoitetta tarvitaan arviolta 40 % vähemmän tavalliseen lannoitteeseen verrattuna
Julkaistu Saima-lehdessä 3/2019