Kirjoittaja: Emilia Marila
Koivuntuulenpesäsieni, koivun kumppani vai riesa?
Puiden maanpäällisten osien, erityisesti lehtien pinnoilla, elää laaja joukko mikrobeja – niin sieniä, hiivoja kuin bakteereja, joilla on sekä hyödyllisiä että haitallisia vaikutuksia puiden terveydelle. Kasvien maanpäällisten osien mikrobiologiasta on saatavilla vähemmän tutkimustietoa kuin juuriston mikrobistosta ja hiivat ovat erityisen vähän tutkittuja. Hiivamaiset sienet vuorovaikuttavat kasveilla joko taudinaiheuttajina, pöytävierassuhteessa eli hyötymällä isäntäkasvistaan, mutta vahi ngoittamatta sitä tai kasviakin hyödyttävinä symbiontteina. Useiden hiivamaisten sienten tiedetään vaikuttavan positiivisesti muun muassa kasvien kasvuun. Taphrina betulina on koivuille tuulenpesiä aiheuttava hiivan kaltainen sieni, jonka esiintyvyyttä tutkittiin helsinkiläisissä raudus- ja hieskoivuissa.
Koivuntuulenpesäsienen elintapa
Koivuntuulenpesällä (engl. Wiches’ broom of birch) on kaksi toisistaan poikkeavaa elintapaa – se kykenee muuttamaan elintapansa hiivamaisesta rihmamaiseksi ympäristöolosuhteiden ollessa suotuisat. Suurimman osan elinkierrostaan koivuntuulenpesäsieni elää hiivamaisessa muodossa koivun pinnalla puuta vahingoittamatta, mutta kykenee selviytymään myös maassa hiivamaisessa muodossaan. Ilmasto-olosuhteiden ja puun kehitysasteen ollessa suotuisat, erityisesti kosteina ja viileinä keväinä, hiivamainen muoto muuttuu rihmamaiseksi ja tunkeutuu avautumassa olevien lehtisilmujen kautta puusolukkoon aiheuttaen tautia. Koivuntuulenpesäsieni on hyvin herkkä ympäristöolosuhteille, eikä se muutu tautia aiheuttavaan muotoonsa edes vuosittain, vaan voi elää hiivamaisena vieraana koivun pinnalla useita vuosia. Koivuntuulenpesäsienen tiedetään infektoivan useita eri koivulajeja, niin raudus- ja hieskoivuja (B. pendula ja B. pubescens) kuin risteymiä.
Koivujen vastustuskyky tuulenpesäsienelle
Helsingissä tutkittiin koivuntuulenpesän ilmaantuvuutta koivuissa 159:llä eri kohteella. Tutkittavissa puuryhmissä oli sekä istutettuja että luonnonvaraisia puuyksilöitä. Tutkimuspaikat valittiin sen perusteella, että vähintään yhdessä niillä kasvavassa koivussa oli silmämääräisesti havaittavia tuulenpesiä. Puut olivat pääsääntöisesti rauduskoivuja, mutta joukossa oli myös jokunen hieskoivu. Tutkimuspaikoilla kaikki yli 10 metriä korkeat koivut, jotka kasvoivat alle kymmenen metrin päässä oireisesta puusta, laskettiin ja luokiteltiin joko oireellisiksi tai oireettomiksi. Tutkittavia puita oli kaiken kaikkiaan 721 kappaletta, joista 234 oli silmämääräisesti oireellisia ja 487 oireettomia. Arboristeille ei liene yllätys, että lähes kaikilla tutkimuspaikoilla havaittiin sekä oireellisia että oireettomia koivuja, ja vain kolmella paikalla havaittiin ainoastaan sairaita puita.
Tuulenpesien koko ja määrä saman puuryhmän sisällä vaihtelivat paljon ja osalla puista niitä ei ollut ollenkaan. Koivuntuulenpesäsieni näyttää siis infektoivan vain osan puista, vaikka ympäristötekijät ryhmässä kasvavilla puilla ovat samat ja sienen muuntautuminen tautia aiheuttavaksi on riippuvainen ympäristötekijöistä.
Tutkimuksessa tehdyt tilastolliset analyysit tukivat vahvasti sitä, että koivun alttius sairastua riippuu puuyksilön perimästä ja, että osalla koivuista on geneettinen vastustuskyky koivuntuulenpesäsienelle. Koivuista kerätyistä lehtinäytteistä löytyi tuulenpesäsientä sekä sairaista että terveistä rauduskoivuista kaikilta tutkimuspaikoilta.
Puiden pinnoilla elävien mikrobien ja mikrobiyhteisöjen suuresta määrästä kertoo jotain se, että kerätyistä lehtinäytteistä löydettiin pelkästään hiivakantoja 224 kpl 11:stä eri taksonista. Vallitseva (26%) hiiva koivujen lehdillä oli tuulenpesäsieni.
Kasvainten muodostuminen ja anatomia
Koivuntuulenpesäsieni ei muodosta itiöemiä ja tuulenpesien arvellaan toimivan itiöemän kaltaisina rakenteina, joista itiöt leviävät tuulen heiluttaessa niitä. Selvästi havaittavan tuulenpesän muodostumiseen kuluu noin neljästä viiteen vuotta.
Taphrina betulinan on osoitettu tuottavan kahta kasvihormonia, sytokiniinia ja auksiinia. Sytokiniini muun muassa edistää solunjakautumista ja auksiini puolestaan kasvisolujen pituuskasvua. Näiden kahden kasvihormonin uskotaan olevan osallisina kasvutavaltaan normaalista poikkeavien oksien kasvuun ja luutamaisten kasvainten muodostumiseen. Puuaineksen, nilan ja korkkisolukon liikakasvu tuulenpesän ytimessä lisää vettä ja ravinteita kuljettavien johtosolujen määrää, mikä mahdollistaa edelleen uusien versojen syntymisen ja liikakasvun.
Puuta vahingoittava tauti vai hyödyllinen mikrobiyhteisön jäsen – vai molempia?
Koivuntuulenpesäsieni on tavattu nähdä harmittomana ja ehkä hyödyttömänäkin koivujen luutaa tai linnunpesää muistuttavana kasvannaisena, mutta saatavilla olevat aiemmat, harvat tutkimukset sen vaikutuksista puun elinvoimaan antavat viitteitä siitä, että taudin aiheuttamaa negatiivista vaikutusta on saatettu aliarvioida. Hieskoivuilla aiemmin tehdyissä tutkimuksissa taudin osoitettiin aiheuttavan pituuskasvun hidastumista, elinvoiman alenemista ja puun laadun heikkenemistä, lisäksi tuulenpesäiset oksat kuivuivat nopeasti aiheuttaen lehtipinta-alan pienenemistä. Aiemmassa, rauduskoivuilla laboratoriossa tehdyssä kokeissa puolestaan havaittiin, että koivuntuulenpesäsieni aktivoi puun puolustusmekanismit, mikä ohjaa resursseja pois puun kasvusta.
Toisaalta, koivuntuulenpesäsieni näyttävää mukautuvan hyvin vallitseviin olosuhteisiin, ja sen hiivamaiset muodot ovat hyvin yleisiä koivun lehtien pinnoilla, lisäksi se aiheuttaa tautia vain erityisissä olosuhteissa. Monet muut tällaiset opportunistiset kasvitaudinaiheuttajat elävät pöytävierassuhteessa kasvin pinnalla, ja vaikka niistä ei ole kasville suoraa hyötyä, niillä voi olla merkittävä rooli kasvin pinnalla elävässä mikrobiyhteisössä, jonka olemassaolo kokonaisena yhteisönä on kasville hyödyllinen. Tutkijat pitävätkin hyvin mahdollisena, että koivuntuulenpesäsieni voi olla osa normaalia ja tervettä lehtien mikrobistoa, vaikka siihen ei tutkimuksessa saatukaan suoraa vastausta.
Tarkastellut tutkimukset:
Christita, M., & Overmyer, K. (2021). Genetic resistance and tumour morphology in birch infected with Taphrina betulina. Forest Pathology, 51, 1– 8. https://doi.org/10.1111/efp.12709
Christita, M., Sipilä, T. and Overmyer, K. (2021). The isolation and characterization of Taphrina betulina and other yeasts residing in the Betula pendula phylloplane. bioRxiv, Cold Spring Harbor Laboratory https://doi.org/10.1101/2021.09.17.460733