Yrjö Helariutta (oik.) toimii huippuyksikön johtajana. Ryhmänjohtajista mukana kuvassa Tanja Pyhäjärvi, Maija Sierla, Ari Pekka Mähönen ja Teemu Hölttä.

Suomen metsien hiilinielut ovat vähentyneet. Jotta suunta kääntyisi, Suomen Akatemian rahoittamassa Metsäpuiden biologian huippuyksikössä tehdään metsäpuihin kohdistuvaa tutkimusta. Akatemiaprofessori Yrjö Helariutan johtama yksikkö tutkii erityisesti koivua, jonka kasvua nopeuttamalla pyritään lisäämään hiilinieluja entistä nopeammin.

Helsingin yliopistossa toimivan yksikön tutkimus on perustutkimusta, joka menee kasvitutkimuksen juurille eli miten kasvi toimii hiilinieluna: miten sen puunmuodostus toimii, miten yhteyttämistuotteita kuten sokereita lehdistä runkoon ja juuriin kuljettava nila kehittyy ja miten se toimii sekä miten lehtien ilmarakoja säädellään hiilidioksidin siirtyessä ilmakehästä kasviin. Ryhmä tutkii, miten kasvien geenit ja proteiinit toimivat vaikuttaen kasvien toimintaan.

Koska puut kasvavat hitaasti, apuna käytetään yksivuotista lituruohoa, jonka sukupolvet uudistuvat kahden kuukauden välein. Siksi lituruohoa on jo pitkään käytetty solubiologian peruskasvina kuten eläintieteessä banaanikärpästä.

”Uutta tutkimusta huippuyksikössämme on, että yritämme siirtää tietoa lituruohosta puuvartiseen kasviin. Vaikka kasvikuntaa luonnehtii näyttävä diversiteetti, kasvien geenit ovat kuitenkin melko samanlaisia kasvilajista riippumatta. Jos löydämme lituruohosta jonkin geenin, joka toimii samalla tavalla puussa, testaamme sitä ensin lituruoholla. Tähän tarvitsemme mallintamista ja yksilön ymmärtämistä”, kertoo kasvien molekyylibiologian professori Ari Pekka Mähönen, joka vetää huippuyksikössä puun hiilensidonnan kehittämistä.

Koivu on valikoitunut huippuyksikön päätutkimuskohteeksi, koska se on Suomen yleisin lehtipuu, joka kasvaa suhteellisen nopeasti ja on hyvä hiilen sieppaaja.

Miksi juuri koivu on valikoitunut tutkimuskohteeksi?

Huippuyksikkö on valinnut koivun tutkimuskohteeksi, koska se on Suomen yleisin lehtipuu ja sen tutkimus on suhteellisen edullista. Puiden ominaisuuksien periytyvyyden tutkimuksessa on lisäetuna, että koivu voidaan saada kasvihuoneissa kukkimaan jopa kahdessa vuodessa. Huippuyksikössä mukana oleva Luonnonvarakeskus on saanut nopeutettua kasvua jopa 30 prosenttia.

”Joka ikinen koivu on yksilöllinen. Voimme selvittää niistä, mitä eroja niiden välillä on hiilen sidonnassa, ja voimme valita jalostuksella seuraavia sukupolvia, jotka sitovat hiiltä toivotulla tavalla”, valottaa metsien populaatiogenetiikkaa tutkiva professori Tanja Pyhäjärvi.

”Meidän pitää ymmärtää, miksi jotkin yksilöt kasvavat nopeammin kuin toiset. Mikä fysiologinen piirre aiheuttaa tämän? Jos ymmärrämme sen, meidän on mahdollista jalostaa tehokkaammin hiiltä talteen ottavia puita”, selvittää akatemiatutkija Maija Sierla, jonka tutkimusalaa ovat kasvimolekyyli- ja solubiologia.

Kasvitieteilijät käyttävät yksivuotista lituruohoa solubiologian peruskasvina, koska se nopeuttaa geenitutkimusta.

Ilmastonmuutos haastaa tutkijat selvittämään puun hiilensidontaa

Huippuyksikön tutkimus on vastaus haasteeseen Suomen metsien hiilinielujen vähenemisestä. Vaikka yksikkö tekeekin perustutkimusta, on se ottanut vastaan tämän yhteiskunnallisen haasteen.

”Hiilen sidonnassa on merkittävää, että ilman hiilidioksidipitoisuus kasvaa koko ajan. Hiilidioksidin määrän kasvu on hyväksi puille, koska silloin niiden yhteyttäminen paranee niiden saadessa lisää raaka-ainetta. Hiilen sidontaan vaikuttavat monet muutkin tekijät kuten esimerkiksi lämpötila sekä ravinteiden ja veden saatavuus. Mitä tapahtuu yhteyttämisen jälkeen, miten sidottu hiili kohdistuu kasvuun? Käyttääkö puu sen biomassansa kasvuun vai meneekö se puusta läpi maahan ja takaisin ilmaan?” pohtii huippuyksikön tutkimuksellisia tavoitteita professori Teemu Hölttä, joka on huippuyksikön mallintaja.

Mähönen ja Hölttä ovat yhteistyössä miettineet, mikä tekee koivusta hyvän hiilen sieppaajan. Hiili näyttäisi menevän puun runkoon. ”Jos me saamme puun kasvamaan nopeammin ja solut jakautumaan nopeammin, puu vetää sinne nopeammin hiiltä. Tässä olemme hyödyntäneet mallinnusta.”

Mähönen muistuttaa, että ilmastonmuutos muuttaa myös puustoa. Tutkijoiden pitää pystyä arvioimaan, minkälaista puusto on 50 tai sadan vuoden kuluttua. Siksi jalostus- ja populaatiogenetiikka on tärkeätä.

”Kun metsänomistajat ostava taimia, on ne tarkoitettu tietylle alueelle. Suositus on, että niitä ei siirretä yli sataa tai 200 kilometriä pohjoisemmaksi. Nyt pitää koko ajan pitää mielessä, miten nämä käyttöalueet on määritelty ja miten ne voivat muuttua, jos ilmasto muuttuu nopeasti. Jos saamme koivulla nopeasti uusia sukupolvia, on koivu ketterämpi jalostuksessa ja voimme nopeammin reagoida yllättäviinkin olosuhteisiin”, selventää Pyhäjärvi.

Hiilinielujen ymmärtämisessä maailman parhaita

Helariutan mukaan yksikkö edustaa hiilinielujen ymmärtämisessä maailman kärkeä. Huippuyksikköön on koottu alan parhaat tutkijat.

”Olemme jo pitkään tehokkaasti yhdistäneet lituruohon ja puun tutkimuksen. Yleensä maailmalla tutkitaan jompaakumpaa. Puun geenitutkimuksessa ei yleensä päästä mekaanista tasoa ylemmäs, mihin me pääsemme lituruohon avulla. Mutta syvälliseen ymmärtämiseen tarvitaan lituruohon ja puuvartisen kasvin tutkimuksen kombinaatio”, korostaa Mähönen.

Huippuyksikkö tekee tutkimusta 11 ryhmän ja yli 50 tutkijan voimin. Suomen Akatemian rahoitus on kasvitieteelle erityisen merkityksellinen:

”Meidän alallamme ei ole paljon rahoittajavaihtoehtoja. Esimerkiksi metsäteollisuus ei rahoita tämäntyyppistä tutkimusta. Huippuyksikkörahoitus saa kotimaisen tutkija- ja rahoitusyhteisön ymmärtämään tutkimuksen tärkeyden. Huippuyksikkö on rahoitusmagneetti, joka tuo muuta rahoitusta”, kiteyttää Helariutta.

Yksikkö onkin saanut esimerkiksi Jane ja Aatos Erkon säätiöltä lähes kahden miljoonan euron rahoituksen metsien geneettisen monimuotoisuuden säilyttämiseksi ilmastonmuutoksessa.

”Erkon rahoituksen avulla pystyisimme jonkin vuoden kuluttua luomaan edustavan kuvan Suomen koivuperimästä ja pystyisimme tämän tiedon valossa jalostamaan puita ilmastonmuutos ennakoiden”, arvioi Helariutta.

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Leena Vähäkylä, Mostphotos