Ilma-eDNA-näytteenottoa SMEAR II -mittausasemalla Hyytiälässä. @Veera Norros
Hankkeen tausta
Sienet ovat keskeisessä roolissa maaekosysteemien toiminnassa kuolleen kasviaineksen ensisijaisina hajottajina, puiden ja muiden kasvilajien symbiontteina sekä elinympäristöjen muovaajina. Sienten joukossa on myös monia merkittäviä ihmisten ja kotieläinten terveyttä, viljelykasveja tai metsätaloutta uhkaavia taudinaiheuttajia ja allergeeneja. Useimmat sienet leviävät ilmaan vapautettavien itiöiden avulla, ja sieni-itiöt muodostavat yhden bioaerosolien eli ilman biologisten hiukkasten pääluokista. Itiöt kulkeutuvat tuulen mukana, mutta monet sienten lajikohtaiset ominaisuudet kuten itiöiden koko, itiöemän muoto ja itiöinnin ajoitus voivat vaikuttaa leviämiseen. Kvantitatiivista, fysikaalisten prosessien ymmärrykseen perustuvaa tietoa sienten leviämisestä ja siihen vaikuttavista lajiominaisuuksista on kuitenkin vielä vähän. Tähänastiset tutkimukset perustuvat mallisimulaatioihin, joista on jätetty pois tärkeitä prosesseja ja joiden ennusteita ei ole pystytty empiirisesti todentamaan.
SPORELIFE-hankkeessa pureudutaan sienten leviämiseen lajikohtaisten ominaisuustietojen perusteella Ilmatieteen laitoksen uusimman leviämismallinnuksen avulla. Malliennusteiden todentamisessa hyödynnämme paikallista, alueellista ja globaalia havaintoaineistoa, joka perustuu ilman itiöiden lajintunnistukseen ympäristö-DNA-menetelmien avulla. Hankkeemme myös kehittää itiöiden DNA- ja hahmontunnistusmenetelmien hyödyntämistä ympäristön seurannassa, edistäen luontokadon havainnointia ja pysäyttämistä
Hankkeen tavoitteet
SPORELIFE-hanke yhdistää uusia bioaerosolien havaintomenetelmiä, lajikohtaisia ominaisuustietoja sekä integroitua ilmakehämallinnusta (SILAM: system for integrated modeling of atmospheric composition) sienten leviämisen poikkitieteellisen ymmärryksen saavuttamiseksi. Pyrimme myös ymmärtämään fysikaalisia ja biologisia tekijöitä, jotka määräävät ilman itiöyhteisön lajikoostumuksen ja selittävät sen ajallista ja paikallista vaihtelua.
Hankkeen tarkemmat tavoitteet ovat:
- Tutkia ilman sienilajiston vaihtela ilma-eDNA:n eli hiukkasnäytteistä eristetyn DNA:n sekä metaviivakoodaus- ja metagenomiikkamenetelmien avulla
- Kehittää itiöiden hologrammikuvantamista, fluoresenssispektroskopiaa sekä koneoppimista hyödyntävä menetelmä ilman itiöiden tunnistamiseksi suoraan ulkoilmasta
- Kehittää integroitu eli kaikki leviämisen vaiheet sisältävä mekanistinen leviämismalli kohdelajeille, joiden joukkoon pyritään saamaan sekä terveydellisesti, taloudellisesti että luonnonsuojelun kannalta merkittäviä sienilajeja
- Arvioida hankkeessa kehitettyjen havainto- ja mallinnusmenetelmien sovellettavuutta luonnon monimuotoisuuden seurantaan sekä antaa konkreettisia suosituksia niiden käyttöönotolle
Hankkeen tulokset
SPORELIFE-hankkeen tuottama tieto auttaa vastaamaan mm. seuraaviin kysymyksiin:
- Minkälaisia leviämisstrategioita eri sienilajeilla on ja miten ne vaikuttavat lajien kykyyn sopeutua elinympäristön muutoksiin?
- Millä edellytyksillä ja miten tarkasti tietyn alueen sienilajisto pystytään kartoittamaan ilma-eDNA:n perusteella? Voidaanko havaintoja ja mallinnusta yhdistämällä tehdä päätelmiä lajien kaukaisemmistakin esiintymisalueista?
- Mitkä ovat ilma-eDNA:n laajemmat soveltamismahdollisuudet luonnon monimuotoisuuden kustannustehokkaassa seurannassa, ja miten seurannan otanta tulisi optimoida kohdelajistosta ja mittakaavasta (globaali, kansallinen, paikallinen) riippuen?
- Pystymmekö tuottamaan siitepölyennusteen kaltaisia päivittyviä itiöennusteita, jotka huomioivat myös hyvin kaukaiset lähteet ja joita voidaan hyödyntää kasvipatogeenien tai muiden haitallisten lajien torjunnassa tai vaikutusten minimoimisessa?
Lisää aiheesta
Muita eDNA-teemaan liittyviä Syken kansallisia ja kansainvälisiä hankkeita:
Muualla verkossa
Lisätietoja
Projektipäällikkö Veera Norros, Suomen ympäristökeskus, etunimi.sukunimi@syke.fi, puh. 0295 251 459