Kaspar Koolmeister kaitseb doktoritööd "Stomatal CO₂ regulation pathway and its application for modulating tomato plants"

19. veebruaril kell 14.15 kaitseb Kaspar Koolmeister keskkonnatehnika erialal doktoritööd "Stomatal CO₂ regulation pathway and its application for modulating tomato plants" ("Õhulõhede süsihappegaasi signaalirada ja selle rakendamine tomatitaimedes").

Juhendajad:

professor Hannes Kollist, Tartu Ülikool

kaasprofessor Hanna Hõrak, Tartu Ülikool

Oponent:

professor Matthew Gilliham, Adelaide´i Ülikool

Kokkuvõte: Taimed on aluseks elule Maal, kuid muutuva keskkonna põhjustatud stress toob kaasa mitmeid väljakutseid taimekasvatuses. Kõrgem temperatuur ja madalam õhuniiskus suurendavad taimede veekulu ning ohustavad saagikust, mistõttu on tarvis aretada väiksema veetarbe ja suurema põuataluvusega taimi. Õhulõhed võimaldavad taimedel fotosünteesiks süsihappegaasi omastada, kuid kaotavad selle käigus vett. Õhulõhe koosneb kahest sulgrakust ja nende vahele jäävast õhupilust, mille suurust muudetakse vastavalt keskkonnatingimustele, õhulõhed avanevad valguses, madala CO₂ tingimustes ja kõrge õhuniiskuse korral ning sulguvad pimeduses, kõrge CO₂ tingimustes ja madala õhuniiskuse toimel. Käesolevas doktoritöös uuriti sulgrakkude CO₂ signaalirada ja selle toimimist hariliku müürlooga (Arabidopsis thaliana) taimedes erinevatel CO₂ kontsentratsioonivahemikel ning tavapärase ja madala õhuniiskuse tingimustes. Tuvastati mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaaside MPK12 ja MPK4 oluline roll õhulõhede CO₂ regulatsioonis. Õhulõhede vastuste kineetika sõltus CO₂ vahemikust: madalas kuni tavalises kontsentratsioonis olid reaktsioonid aeglasemad ja suurema amplituudiga, samas kui tavalise kuni kõrge CO₂ vahemikus oli sulgumine kiirem ja väiksema amplituudiga. Varasemaid teadmisi õhulõhede CO₂ signaalirajast rakendati tomatis (Solanum lycopersicum), kus täppisaretuse meetoditega inaktiveeriti HT1 homoloogid tomatis. Saadud slht1 slht2 topeltmutandi õhulõhed olid CO₂ muutustele tundetud, kuid reageerisid endiselt madalale õhuniiskusele ja abstsiishappele (ABA). Mutantidel oli madalam õhulõhede juhtivus, väiksem veekulu ja suurem põuataluvus, säilitades metsiktüübiga võrreldava kasvu ja viljade omadused. See töö kirjeldab õhulõhede CO₂ regulatsiooni toimimist eri CO₂ vahemikes ja selle sõltuvust õhuniiskusest. Lisaks toetavad tulemused HT1 modifikatsioonide kasutamist taimede veekulu vähendamiseks.