Cover Page The handle

Cover Page

The handle http://hdl.handle.net/1887/19969 holds various files of this Leiden University dissertation.

Author: Hannula, Emilia

Title: Assessment of the effects of genetically modified potatoes on structure and functioning of soil fungal communities

Date: 2012-10-17

Tiivistelmä

Tiivistelmä

184

Viime vuosina geenimuuntelusta on tullut hyväksyttävä keino muunnella kasvien perimää. Vaikka maailmanlaajuisesti maa-ala, jolla näitä muuntogeenisiä kasveja kasvatetaan, on kasvanut vuosittain, muuntogeenisten kasvien vaikutusta maaperän sieniyhteisöihin ei tunneta. Tämän väitöskirjan tavoitteena on arvioida geenimuun- nellun perunan vaikutuksia maaperän sieniyhteisöihin. Mahdollisia eroja perinteis- en jalostuksen kautta luotuihin perunalajikkeisiin ovat muutokset juurien maahan erittämissä hiiliyhdisteissä sekä itse kasvin koostumuksessa, mikä voi vuorostaan vaikuttaa maatumiseen. Tavoitteena on verrata geenimuuntelulla luotua lajiketta sen muuntelemattomaan alkuperäislajikkeeseen sekä neljään muuhun perinteiseen lajikkeeseen. Vertailu toteutettiin sekä kolmen vuoden kenttäviljelykokeilla, joiden aikana perinteisten lajikkeiden vaikutuksia maaperän sieniin tutkittiin ja verrattiin geenimuunneltuun lajikkeeseen sekä kahdessa kasvihuonekokeessa, joissa vaiku- tuksia juurieritykseen ja kasvin osien maatumiseen tutkittiin tarkemmin. Jotta geen- imuunnellun vaikutuksia sieniyhteisöihin voitaisiin arvioida, on ensin arvioitava itse perunan, eri perunalajikkeiden, perunan kasvuvaiheen sekä sään, maalajin ja ilmaston vaikutuksia maaperän mikrobeihin. Lisäksi on kehitettävä luotettavia me- todeja arvioida vaikutuksia.

Kappaleessa 3 esitellään metodologia, jota myös myöhemmissä kappaleissa käytetään arvioimaan sieniyhteisön koostumusta ja toiminnallisuutta. Tässä kap- paleessa myös arvioidaan geenimuunnellun ja viiden muun lajikkeen vaikutuksia eri sieniyhteisöihin yhden kasvukauden koneessa. Yhteisön koostumusta tutkittiin molekylaarisilla sormenjälkitekniikoilla ja yhdistettiin perinteisempiin funktionaal- isuuta mittaaviin entsymaattisiin mittauksiin. Sieniyhteisö geenimuunnellun lajik- keen juuristossa oli hyvin samankaltainen kuin sen alkuperäislajikkeen juuristossa.

Kappaleessa 4 arvioitiin maatalouskäytäntöjen sekä maaperätyypin ja sään vaikutuksia sieniyhteisöihin. Kolmen vuoden kenttäkokeessa kasvin kasvuvaiheel- la oli suurin vaikutus kaikista tutkituista tekijöistä juuriston sieniyhteisöihin. Eniten sienirihmastoa havaittiin ränsistymisvaiheessa (EC90). Toinen sieniyhteisöön vai- kuttava tekijä oli vuosi ja siten sää ja maatalouskäytännöt kuten lannoitus ja kastelu.

Lannoitus vaikutti erityisesti kantasieniä vähentävästi ja kotelosieniä lisäävästi.

Yllättäen, vaikka maaperän orgaanisen aineen koostumuksenon aikaisem- missa tutkimuksissa todettu vaikuttavan maaperän mikrobiyhteisöihin, tässä tut- kimuksessa ei eroja kahden hyvin erilaisen maaperän, ja hyvin erilaisen orgaanisen aineen pitoisuuden välillä havaittu. Vaikka joissain mitatuissa muutujissa havait- tiin eroja eri perunalajikkeiden välillä, erot sieniyhteisöissä olivat pieniä ja sattu- manvaraisia. Geenimuunneltu lajike (Modena) muistutti lähinnä sen ei-muunneltua vastaavaa lajiketta (Karnico) eikä niiden välillä ollut suuria merkittäviä eroja. Ain- oastaan ränsistymisvaiheessa olevien perunoiden juuristossa havaittiin eroja sient- en määrässä kaikkina tutkimusvuosina toisella pelloista. Tätä ilmiötä tarkastellaan lähemmin kasvihuonetesteissä.

Kappaleen 5 tavoitteena oli tutkia juurieritteiden ja niistä hyötyvien sienien

eroja GM-perunan ja sen alkuperäis lajikkeen välillä. Tämä toteutettin stabiilien

isotooppien avulla eli antamalla hiilen luonnostaan painavampaa isotooppia (

C)

kasveille hiilidioksidin muodossa (

CO

). Tutkimusta varten maaperä kerättiin

Tiivistelmä

kappaleissa 3 & 4 käytetyltä pellolta ja perunakasvit kasvatettiin ränsistymisvaihee- seen kasvihuoneessa, jonka jälkeen painavaa hiilidioksidia lisättiin. Tämän kulkua lehdistä juuriin ja edelleen maaperän mikrobeille seurattiin molekulaarisilla meto- deilla eri ajankohtina. Tutkimuksessa havaittiin että kotelosienet ja arbuskulaarinen mykorritsa olivat ensimmäisiä juuresta saadun hiilen saajia. Kantasienet hyötyivät hiilestä hitaammin, mahdollisesti välikäsien kautta. Hiilen kierron nopeus ja osuus hiilestä joka päätyi maahan oli erilainen GM-perunan ja sen alkuperäislajikkeen välillä samalla vaikuttaen myös maaperän sieniyhteisöihin. Sekä hajottajasienet että mykorritsasienet kykenivät nopeasti käyttämään juuresta tihkuvia hiiliyhdisteitä, mutta eri sienilajeilla oli erilaisia strategioita ja nopeuksia näiden yhdisteiden käyt- tämiseen.

Kappaleessa 6 arvioitiin perunan tärkkelysmuuntelun vaikutuksia maaperän hajoittajayhteisöihin sekä sadonkorjuun jälkeen pelloille jätetyiden kas- vien osien hajoamiseen. Tässä tutkimuksessa käytettiin samoja kasveja kuin kap- paleessa 5. Kasveista kerättiin mukulat ja lehdet, mitkä haudattiin karikepussissa samaan maahan missä kasvit olivat kasvaneet. Sekä mukuloiden että lehtien painon vähenemistä seurattiin yhteensä kuusi kuukautta, ja sekä karikkeesta että mullasta tutkittiin sienten entsyymiaktiivisuutta ja sieniyhdeisöiden koostumusta ja toimintaa. Tutkimuksessa havaittiin että ensimmäisen kuukauden aikana sekä mukulat että lehden, jotka olivat peräisin geenimuunnellusta lajikkeesta menettivät painoaan hitaammin kuin alkuperäislajikkeen vastaavat kasvinosat. Tällä oli yhteys myös sieniyhteisöön. Myöhemmissä mittaukissa eroja hajoamisnopeudessa tai sieni- yhteisöissä ei enää havaittu, mikä kertoo alun havaittujen erojen olevan ohimeneviä.

Myöskään peltokokeissa ei havaittu seuraavina vuosina minkäänlaisia vaikutuksia edellisvuoden geenimuunnelluistya perunoista.

Tiivistettynä, kasvihuonekokeissa havaittiin joitakin eroja geenimuunnel-

lun lajikkeen ja sen alkuperäis lajikkeen välillä, mutta kenttäkokeissa havaittiin että

muut tekijät kuten sää, maaperätyyppi ja perunan kasvuvaihe vaikuttavat juuris-

ton sieniyhteisöihin paljon enemmän kuin yksi muunneltu geeni. Myös normaal-

ien lajikkeiden välillä havaittiin eroja, jotka olivat suurempia kuin geenimuuntelun

aiheuttamat.

Tiivistelmä

Tiivistelmä

186