Vesiruton bakteerit hyötykäyttöön

Abstract

Kanadanvesirutto (Elodea canadensis) on laajalle levinnyt haitallinen vieraslaji Euroopassa, ja Suomessa se on levinnyt moniin järviin Koillismaalla sekä Etelä- ja Keski-Suomessa. Vesiruttobiomassan käyttöä erilaisiin sovelluksiin on selvitetty, mutta vesiruton lehtien mikrobiyhteisöjä ei ole juurikaan tutkittu. Tässä työssä selvitimme vesiruttokasvustoista eristettyjen bakteerien hyödyntämis- ja tuotteistamismahdollisuuksia rehu-, elintarvike-, biostimulantti- ja biotorjuntasovelluksiin. Työssä hyödynnettiin vuonna 2019 Vuotunki-järvestä Koillismaalta kerättyjä näytteitä ja niistä luotua 129 isolaattia käsittävää kokoelmaa. Valtaosa kolmestakymmenestä sekvensoidusta bakteeri-isolaatista pystyttiin tunnistamaan sukutasolle 16S rRNA -geenisekvenssin perusteella. Tunnistetut isolaatit edustivat kymmentä eri bakteerisukua, joista osa on Suomessa melko tuntemattomia, kuten Duganella, Exiguobacterium ja Pantoea. Entsyymiaktiivisuustestauksissa sellulaasiaktiivisuutta osoittivat Bacillus-, Duganella- ja Exiguobacterium -sukujen isolaatit, proteaasiaktiivisuutta Bacillus-, Exiguobacterium-, Pseudomonas- ja Lactococcus-sukujen isolaatit sekä fytaasiaktiivisuutta Pseudomonas- ja Pantoea -sukujen isolaatit. Jatkotutkimusten kannalta kiinnostavaa on, että jotkut isolaatit olivat aktiivisempia 15°C:ssa kuin 20°C:ssa. Tämä antaa viitteitä siitä, että kyseiset isolaatit voivat olla psykrotrofisia bakteereita, joiden tuottamat entsyymit toimivat matalissa lämpötiloissa. Tällaisten entsyymien avulla on mahdollista vähentää prosessien energiankulutusta. Vesirutosta eristettyjen ja maljakokeissa (in vitro) lupaavia tuloksia antaneiden bakteeri-isolaattien taudinestovaikutuksia selvitettiin kahdessa isäntäkasvi-taudinaiheuttaja-systeemissä kontrolloiduissa olosuhteissa (in vivo). Neljä in vitro -kokeissa taudinestovaikutusta osoittanutta bakteeri-isolaattia hillitsi Fusarium-sienen aiheuttaman tyvitaudin oireiden kehittymistä ohralla ja yksi isolaatti möhöjuurioireiden kehittymistä kiinankaalilla in vivo -kokeissa. Isolaattien taudinestovaikutusta ei pystytty linkittämään niiden entsyymiaktiivisuuksiin eikä isolaateilla havaittu biostimulanttivaikutusta. Tässä työssä eristetyillä matalissa lämpötiloissa entsyymejä tuottavilla bakteeri-isolaateilla on hyödyntämismahdollisuuksia paitsi elintarvike- ja rehutuotannossa myös monilla muilla sovellusaloilla. Lisätutkimusta kuitenkin tarvitaan entsyymien puhdistamiseen ja niiden ominaisuuksien karakterisointiin. Lisäksi havaitsimme joillakin isolaateilla taudinestovaikutusta huomattavia satotappioita aiheuttavia kasvitaudinaiheuttajia vastaan. Kyseisten isolaattien testaamista biotorjuntasovelluksissa kannattaa jatkaa. Työ toteutettiin osana Biomassat kiertoon Koillismaalla -hanketta, jonka päätoteuttaja oli Koillis-Suomen kehittämisyhtiö Naturpolis Oy ja osatoteuttajia Luonnonvarakeskus, Suomen ympäristökeskus, Oulun Yliopisto ja ProAgria Oulu ry. Hanke sai rahoitusta Euroopan unionilta Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027-ohjelmasta Pohjois-Pohjanmaan liiton kautta.