SYTTY
RASKASMETALLEILLA SAASTUNEEN MAAN KUNNOSTAMINEN KASVIEN AVULLA
Hankkeen vastuuhenkilör: Sirpa Kärenlampi, Kuopion
yliopisto, Biokemian laitos, Pl 1627, 70211 Kuopio
p. 017-163069, e-mail: Sirpa.Karenlampi@uku.fi
TIIVISTELMÄ
Raskasmetalleja löytyy runsaasti sekä luonnollisilta geologisilta
alueilta että ihmisen toiminnan seurauksena pilaantuneilta alueilta.
Saastuneen maan kunnostaminen kasveilla eli fytoremediaatio ei ole tarpeeksi
tehokasta luonnosta löytyvillä kasveilla. Etsimme kasveista metallien
kestokykyyn, sisäänottoon, kuljetukseen juuresta versoon, ja
hyperakkumulaatioon vaikuttavia geenejä, joita voitaisiin hyödyntää
fytoremediaatiossa.
Kevättaskuruoho on tunnetuimpia metalleja kerääviä
kasveja (hyperakkumulaattori), jonka metallien kestokyvyn ja kuljetukseen
liittyviä geenejä olemme etsineet DDRT-PCR-menetelmällä.
Myös koivusta on etsitty metalleihin reagoivia geenejä subtraktiokirjaston
avulla. Eri tavoin käyttäytyviä geenejä on löytynyt
kevättaskuruohosta 35 ja koivusta 130, joita vastaavat osittaiset
cDNA:t on kloonattu ja sekvensoitu. Osa niistä muistuttaa raskasmetallihomeostaasin
ylläpitoon liittyviä geenejä, kun taas osa on tuntemattomia.
Kuparitolerantista nurmikohokista eristettiin metallotioniinigeeni,
joka lisäsi hiivan metallinkestokykyä ja ilmentyi voimakkaimmin
metallitoleranteissa ekotyypeissä. Korkea MT-geenin ilmentyminen vaikuttaa
kasvin kuparitoleranssiin, mutta vain silloin kun kasvi on geneettisesti
kuparitolerantti. Tutkiaksemme MT-geenin säätelyaluetta eristettiin
geenistä ylävirtaan 283 bp:n fragmentti sekä tolerantista
että herkästä ekotyypistä: alueelta löytyi kahden
nukleotidin ero, jonka merkitystä ei vielä tunneta.
Olemme mikrolisänneet kymmeniä koivuklooneja metalleilla
saastuneilta ja puhtailta alueilta. Kloonien metallinkestokyky on testattu.
Eräästä metalleja hyvin kestävästä koivukloonista
löydettiin 2D-elektroforeesissa metalleilla indusoituva proteiini
PR-10c. Proteiinin havaittiin indusoituvan otsonilla ja kuparilla sekä
lehdissä että juurissa. PR-10c ei vaikuta metallitoleranssiin
koivulla eikä siirrettäessä hiivoihin. PR-10c:n on havaittu
olevan posttranslationaalisesti modifioitu (S-glutatiolaatio) sinkkialtistetuissa
koivuissa. Proteiinilla on havaittu RNaasi-aktiivisuus.
E. coli:n pco-operonin (kupariresistenssi) pcoA-geenin havaittiin lisäävän
kuparipitoisuutta siirtogeenisessä tupakassa. Heikon ilmentymisen
vuoksi geeniä modifioitiin enemmän kasvigeenin kaltaiseksi. Hiivoihin
siirrettynä muunnettu geeni ei kuitenkaan vaikuttanut metallitoleranssiin
eikä kuparin sisäänottoon
Projektin aikana on siis eristetty kasveista huomattava määrä
tunnettuja ja tuntemattomia metalliresponsiivisia geenejä ja niiden
karakterisointi on aloitettu.