Kasvitiede on termi, jolla tarkoitetaan erilaisia tutkimuksia ja tieteellisiä selvityksiä, joissa tutkitaan arviolta 410 000 maapallolla esiintyvää maakasvilajia.

Kasvitiede käsittää “kasvitieteen”, joka tulee kreikankielisestä, laidunta tai rehua tarkoittavasta botanian sanasta βοτάνη (botanē), ja siihen kuuluu kasvien kasvun ja ominaisuuksien havainnoiminen sekä kasvien ja ympäristönsä välisten suhteiden tutkiminen. Mutta se on myös paljon, paljon enemmän…

Tutkimuksen valtava monimuotoisuus, joka sisältyy sateenvarjotermiin ‘kasvitiede’, on hyvin edustettuna John Innes -keskuksessa.

Esimerkiksi professori Enrico Coenin laboratoriossa tutkitaan, miten mikroskooppisen pienissä silmuissa olevat pienet soluryhmät muuttuvat moninaisiksi kukkien ja lehtien muodoiksi, joita näemme kaikkialla ympärillämme.

Professori Ray Dixonin ryhmä puolestaan keskittyy siihen, miten kasvit reagoivat ympäristövihjeisiin molekyylitasolla, ja pyrkii ymmärtämään biologisen typensidonnan prosessia bakteereissa ja sen säätelyä.

Kasvien biokemia ja primaariaineenvaihdunta, mukaan lukien niiden tuottamat kemikaalit ja molekyylit, sekä kasvien vuorovaikutus tuholaisten ja tautien kanssa ovat kaikki tärkeitä tutkimusalueita.

Professori Sarah O’Connor on julkaissut laajoja töitä sellaisten monimutkaisten kemikaalien biosynteesistä kasveissa, joiden valmistaminen laboratoriossa voi olla hyvin vaikeaa. Näin ollen kasvien käyttäminen tehtaina voisi olla erittäin arvokasta. Kasvit ovat jo nyt erinomaisia monimutkaisten kemikaalien valmistuksessa, esimerkiksi madagaskanalainen periwinkle tuottaa vinblastiinia ja vinkristiiniä, joita molempia käytetään syöpälääkkeinä. Näitä molekyylejä on mahdotonta valmistaa tavanomaisessa laboratoriossa, mutta tulevaisuudessa voi olla mahdollista valjastaa kasvien voimat tuottamaan näitä hengenpelastavia lääkkeitä nopeammin ja halvemmalla.

Traditionaalisesti “kasvitieteeseen” kuului myös sienien ja levien tutkiminen, joita molempia tutkitaan edelleen John Innes -keskuksessa.

Professori Barrie Wilkinsonin laboratorio esimerkiksi tutkii mikrobiologisten luonnontuotteiden löytämistä ja biosynteesiä, mukaan lukien bakteerien ja sienten tuottamat luonnontuotteet, jotka molemmat ovat merkittävä lääkkeiden lähde hengenvaarallisten sairauksien hoidossa.

Tohtori Martin Rezjek työskentelee tämän lisäksi halvan, turvallisen ja tehokkaan menetelmän parissa haitallisten leväkukintojen torjumiseksi.

Kasvigeenitiede

2000-luvulla yhä useammat kasvitieteilijät pyrkivät ymmärtämään kasvien genetiikkaa.

Monien lajien koko genomi on sekvensoitu, ja tietoja on jaettu ja käytetty ymmärtämään, miten viljelykasvien genetiikan avulla voidaan kehittää uusia lajikkeita, jotka sietävät paremmin ilmastonmuutosta tai ovat ravinteikkaampia ihmisravinnoksi.

Ensimmäinen kasvi, jonka koko genomi kartoitettiin, oli “ei-niin-humalainen rikkakasvi”, “mallikasvi” Arabidopsis thaliana (ohdakekrassi). Tämän teki kansainvälinen tutkimusryhmä, johon kuului yli 200 tutkijaa 35 laboratoriosta. Professori Mike Bevan johti kromosomi 4:n sekvensoinnin koordinointia.

John Innes Centre pyrkii lisäämään ymmärrystä kasvigenetiikasta ja kasvibiologiasta sekä hyödyntämään kasvien biologista monimuotoisuutta viljelykasvien suorituskyvyn parantamiseksi kestävällä tavalla.

Vuonna 2018 pystyimme yhteistyössä Earlham-instituutin, Sainsbury-laboratorion ja Euroopan bioinformatiikan instituutin kollegojen kanssa julkaisemaan tähän mennessä tarkimmat ja täydellisimmät DNA-sekvenssianalyysit tunnetusti monimutkaisesta vehnän genomista.

Tohtori Judith Irwin on puolestaan yhdessä Dame professori Caroline Deanin kanssa siirtänyt Arabidopsiksen avulla tehdystä perustutkimuksesta saadun ymmärryksemme siitä, miten kasvit kontrolloivat ja säätelevät kukinta-aikaa, mahdollistamaan kukinnan kontrolloinnin parsakaalikasvissa ja käyttämään tätä tietämystä uuden, nopeasti kasvavan parsakaalin kehittämiseksi.

Geeniteknologia

Geenimuuntelu ja geeninmuokkaus ovat tekniikoita, joita kasvitiedemiehet käyttävät kasvitieteilijöiden muuttaakseen kasveille ominaisia piirteitä tai ominaisuuksia DNA:ta muokkaamalla.

Näillä tekniikoilla voidaan estää haitallisten ominaisuuksien ilmentyminen tai lisätä uusia hyödyllisiä ominaisuuksia, ja niillä pyritään samoihin tavoitteisiin kuin perinteisellä kasvinjalostuksella, mutta hallitummin ja nopeammin.

Luotamme ravintomme kasveihin, ja tämä tarkoittaa, että ympäristömuutoksilla, kuten ilmastonmuutoksella, on merkittäviä seurauksia ihmiskunnalle.

Kasvien biologisen monimuotoisuuden ymmärtäminen ja säilyttäminen ovat avainasemassa elintarvikehuoltomme suojelemisessa ja ikonisten lajien, kuten tuhkapuun (Fraxinus excelsior), pelastamisessa.

Ympäristön vaikutuksen ymmärtäminen kasveihin ja niiden geeneihin sekä työskentely tulevaisuuden vehnän suunnittelun parissa ovat John Innes -keskuksen kahden strategisen ohjelman keskiössä.

Kasvitiede John Innes -keskuksessa

Kasvitiede John Innes -keskuksessa Kasvitiede John Innes -keskuksessa Oma kasvitieteellinen historiamme juontaa juurensa 1900-luvun alkupuoliskolle ja lontoolaisen kiinteistökehittäjän ja hyväntekijänä toimineen John Innesin kuolemaan saakka.

Innesin testamentissa määrättiin, että suurin osa hänen omaisuudestaan käytettäisiin puutarhaopetusta antavan koulun tai paikallisen museon ja taidegallerian perustamiseen.

Perinnön kohtalosta päättämiseksi perustettiin hyväntekeväisyysjärjestö, John Innes Charity (nykyisin John Innes Foundation). Perustamisensa jälkeen hyväntekeväisyysjärjestö kävi pitkällisiä neuvotteluja maatalouslautakunnan, opetuslautakunnan ja hyväntekeväisyyskomissaarien kanssa, jotka lopulta suostuivat uuden instituutin perustamiseen.

John Innesin puutarhainstituutti olisi puutarhureiden jatkokoulutuskoulu, hedelmänjalostuksen tutkimusasema ja laitos “puutarhaviljelykokeiluja ja -tutkimusta varten painottaen kasvigenetiikkaa”.

Yli sata vuotta myöhemmin John Innes -keskus on kansainvälisesti tunnustettu maailman johtavaksi toimijaksi genetiikan, mikrobitutkimuksen ja kasvitutkimuksen alalla.