Root system traits of Norway spruce, Scots pine, and silver birch in mixed boreal forests: an analysis of root architecture, morphology, and anatomy

The aim of this thesis was to unravel the functional-structural characteristics of root systems of Betula pendula Roth., Picea abies (L.) Karst., and Pinus sylvestris L. in mixed boreal forest stands differing in their developmental stage and site fertility. The root systems of these species had similar structural regularities: horizontally-oriented shallow roots defined the horizontal area of influence, and within this area, each species placed fine roots in the uppermost soil layers, while sinker roots defined the maximum rooting depth. Large radial spread and high ramification of coarse roots, and the high specific root length (SRL) and root length density (RLD) of fine roots indicated the high belowground competitiveness and root plasticity of B. pendula. Smaller radial root spread and sparser branching of coarse roots, and low SRL and RLD of fine roots of the conifers could indicate their more conservative resource use and high association with and dependence on ectomycorrhiza-forming fungi. The vertical fine root distributions of the species were mostly overlapping, implying the possibility for intense belowground competition for nutrients. In each species, conduits tapered and their frequency increased from distal roots to the stem, from the stem to the branches, and to leaf petioles in B. pendula. Conduit tapering was organ-specific in each species violating the assumptions of the general vascular scaling model (WBE). This reflects the hierarchical organization of a tree and differences between organs in the relative importance of transport, safety, and mechanical demands. The applied root model was capable of depicting the mass, length and spread of coarse roots of B. pendula and P. abies, and to the lesser extent in P. sylvestris. The roots did not follow self-similar fractal branching, because the parameter values varied within the root systems. Model parameters indicate differences in rooting behavior, and therefore different ecophysiological adaptations between species.

T-type calcium channel:from physiological function to therapeutical targeting – Exploring neuronal development

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli tutkia T-tyypin kalsiumkanavan toimintaa ja sen mahdollista roolia neuronaalisten kantasolujen migraatiossa. T-tyypin kalsiumkanavan tehtävän kehittyneissä aivoissa tiedetään olevan elektroenkefalografisten oskillaatioiden tuottaminen. Nämä taas ovat eräiden fysiologisten ja patofysiologisten tapahtumien säätelyssä avainasemassa. Tällaisia tapahtumia ovat uni, muisti, oppiminen ja epileptiset poissaolokohtaukset. Näiden lisäksi T-tyypin kalsiumkanavalla on myös periferaalisia vaikutuksia, mutta tämä tutkielma keskittyy sen neuronaalisiin toimintoihin. Tämän matalan jännitteen säätelemän kanavan toiminta neurogeneesin aikana on vähemmän tutkittua ja tunnettua kuin sen vaikutukset kehittyneissä aivoissa. T-tyypin kalsiumkanavan tiedetään edistävän kantasolujen proliferaatiota ja erilaistumista neurogeneesiksen aikana, mutta vaikutukset niiden migraatioon ovat vähemmän tunnetut. Tämä tutkimus näyttää T-tyypin kalsiumkanavan todennäköisesti osallistuvan neuronaaliseen migraatioon hiiren alkion subventrikkeli alueelta eristetyillä kanta- tai progeniittorisoluilla tehdyissä kokeissa. Selektiiviset T-tyypin kalsiumkanavan antagonistit, etosuksimidi, nikkeli ja skorpionitoksiini, kurtoxin hidastivat migraatiota erilaistuvissa progeniittorisoluissa. Tämä tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Tämän tutkimuksen toinen tarkoitus oli esitellä vaihtoehtoinen lähestymistapa invasiiviselle kantasoluterapialle, joka vaatii kantasolujen viljelyä ja siirtämistä ihmiseen. Tämä toinen tapa on endogeenisten kantasolujen eiinvasiivinen stimulointi, jolla ne saadaan migratoitumaan kohdekudokseen, erilaistumaan siellä ja tehtävänsä suoritettuaan lopettamaan jakaantumisen. Non-invasiivinen kantasoluterapia on vasta tiensä alussa, ja tarvitsee farmakologista osaamista kehittyäkseen. Joitain onnistuneita ei-invasiivisia hoitoja on jo tehty selkärangan vaurioiden korjaamisessa. Vastaavanlaisia menetelmiä voitaisiin käyttää myös keskushermoston vaurioiden ja neurodegeneratiivisten sairauksien hoidossa. Näiden menetelmien kehittäminen vaatii endogeenisten kantasoluja inhiboivien ja indusoivien mekanismien tuntemista. Yksi tärkeä kantasolujen erilaistumista stimuloiva tekijä on kalsiumioni. Jänniteherkät kalsiumkanavat osallistuvat kaikkiin neurogeneesiksen eri vaiheisiin. T-tyypin kalsiumkanava, joka ekspressoituu suuressa määrin keskushermoston kehityksen alkuvaiheessa ja vähenee neuronaalisen kehityksen edetessä, saattaa olla oleellisessa asemassa progeniittorisolujen ohjaamisessa.