Expression Analysis of Host-Induced Genes and Proteins of Potato Pathogen Pectobacterium atrosepticum

Pectobacterium atrosepticum on Gram-negatiivinen bakteeri, joka aiheuttaa perunan tyvi- ja märkämätää. P. atrosepticum bakteerin optimilämpötila on melko alhainen ja se on yleinen lauhkeilla alueilla. Tyvimätä leviää pääasiassa siemenperunan välityksellä ja siksi se on ongelma erityisesti siemenperunan tuotannossa. P. atrosepticum kannan SCRI1043 genomi on julkaistu ja sitä tutkitaan malliorganismina märkä- ja tyvimädän taudinaiheuttamisen ymmärtämiseksi. Tämä opportunistinen taudinaiheuttaja voi elää isäntäkasvissa kuukausia piilevänä, aiheuttamatta näkyviä oireita. Suotuisissa olosuhteissa bakteerit alkavat jakautua ja tuottaa kasvin kudoksia hajottavia entsyymejä. Mädäntyvä kasvimassa tarjoaa ravinteita bakteerien kasvuun ja mahdollistaa isäntäkasvin asuttamisen. Soluseiniä hajottavien entsyymien merkitys taudinaiheuttamisessa on hyvin tunnettu, mutta oireettomasta jaksosta ja taudin alkuvaiheista tiedätään vain vähän. Bakteerin genomi sisältää monia toksiineja, adhesiineja, hemolysiineja ja muita proteiineja, joilla saattaa olla merkitys taudinaiheuttamisessa. Tässä työssä käytettiin proteomiikkaa ja mikrosiruanalysiä P. atrosepticum bakteerin erittyvien proteiinien ja geeniekspression tutkimiseen. Proteiinit, jotka eritetään ulos bakteerista, toimivat todennäköisesti taudinaiheuttamisessa, koska ne ovat suorassa kontaktissa isäntäkasvin kanssa. Analyysit suoritettiin olosuhteissa, jotka muistuttavat kasvin soluvälitilaa: matala pH, vähän ravinteita ja matala lämpötila. Isäntäkasvin läsnäolon vaikutusta proteiinien tuottoon ja geeniekspressioon tutkittiin lisäämällä perunauutetta kasvatusalustaan. Tutkimuksessa tunnistettiin P. atrosepticum bakteerin monia jo tunnettuja ja mahdollisesti taudinaiheuttamiseen liittyviä proteiineja. Perunauute lisäsi hiljattain tunnistetun, proteiinien eritysreittiä (tyyppi VI sekreetio, T6SS) koodaavien geenien ilmentymistä. Lisäksi bakteerin havaittiin erittävän useita T6SS:n liittyviä proteiineja kasvualustaan, johon oli lisätty perunauutetta. T6SS:n merkitys bakteereille on vielä epäselvä ja sen vaikutuksesta taudinaiheuttamiseen on julkaistu ristiriitaisia tuloksia. Märkä- ja tyvimädän ymmärtäminen molekulaarisella tasolla luo pohjan tautien kontrollointiin tähtäävään soveltavaan tutkimukseen. Tämä tutkimus lisää tietoa kasvi-patogeeni- interaktiosta ja sitä voidaan tulevaisuudessa käyttää hyväksi esimerkiksi diagnostiikassa, resistenttien perunalajikkeiden jalostuksessa tai viljely- ja varastointiolosuhteiden parantamisessa.

Diet and the development of atherosclerosis: a whole-diet approach from childhood to adulthood

Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of mortality in the world. Studies of the impact of single nutrients on the risk for CVD have often provided inconclusive results, and recent research in nutritional epidemiology with a more holistic whole-diet approach has proven fruitful. Moreover, dietary habits in childhood and adolescence may play a role in later health and disease, either independently or by tracking into adulthood. The main aims of this study were to find childhood and adulthood determinants of adulthood diet, to identify dietary patterns present among the study population and to study the associations between long-term food choices and cardiovascular health in young Finnish adults. The study is a part of the multidisciplinary Cardiovascular Risk in Young Finns study, which is an ongoing, prospective cohort study with a 21-year follow-up. At baseline in 1980, the subjects were children and adolescents aged 3 to 18 years (n included in this study = 1768), and young adults aged 24 to 39 years at the latest follow-up study in 2001 (n = 1037). Food consumption and nutrient intakes were assessed with repeated 48-hour dietary recalls. Other determinations have included comprehensive risk factor assessments using blood tests, physical measurements and questionnaires. In the latest follow-up, ultrasound examinations were performed to study early atherosclerotic vascular changes. The average intakes showed substantial changes since 1980. Intakes of fat and saturated fat had decreased, whereas the consumption of fruits and vegetables had increased. Intake of fat and consumption of vegetables in childhood and physical activity in adulthood were important health behavioural determinants of adult diet. Additionally, a principal component analysis was conducted to identify major dietary patterns at each study point. A similar set of two major patterns was recognised throughout the study. The traditional dietary pattern positively correlated with the consumption of traditional Finnish foods, such as rye, potatoes, milk, butter, sausages and coffee, and negatively correlated with fruit, berries and dairy products other than milk. This type of diet was independently associated with several risk factors of CVD, such as total and low-density lipoprotein cholesterol, apolipoprotein B and C-reactive protein concentrations among both genders, as well as with systolic blood pressure and insulin levels among women. The traditional pattern was also independently associated with intima media thickness (IMT), a subclinical predictor of CVD, in men but not in women. The health-conscious pattern, predominant among female subjects, non-smokers and urbanites, was characterised by more health-conscious food choices such as vegetables, legumes and nuts, tea, rye, fish, cheese and other dairy products, as well as by the consumption of alcoholic beverages. This pattern was inversely, but less strongly, associated with cardiovascular risk factors. Tracking of the dietary pattern scores was observed, particularly among subjects who were adolescents at baseline. Moreover, a long-term high intake of protein concurrent with a low intake of fat was positively associated with IMT. These findings suggest that food behaviour and food choices are to some extent established as early as in childhood or adolescence and may significantly track into adulthood. Long-term adherence to traditional food choices seems to increase the risk for developing CVD, especially among men. Those with intentional or unintentional low fat diets, but with high intake of protein may also be at increased risk for CVD. The findings offer practical, food-based information on the relationship between diet and CVD and encourage further use of the whole-diet approach in epidemiological research. The results support earlier findings that long-term food choices play a role in the development of CVD. The apparent influence of childhood habits is important to bear in mind when planning educational strategies for the primary prevention of CVD. Further studies on food choices over the entire lifespan are needed.

Glycoalkaloid Content and Starch Structure in Solanum Species and Interspecific Somatic Potato Hybrids

When genome sections of wild Solanum species are bred into the cultivated potato (S. tuberosum L.) to obtain improved potato cultivars, the new cultivars must be evaluated for their beneficial and undesirable traits. Glycoalkaloids present in Solanum species are known for their toxic as well as for beneficial effects on mammals. On the other hand, glycoalkaloids in potato leaves provide natural protection against pests. Due to breeding, glycoalkaloid profile of the plant is affected. In addition, the starch properties in potato tubers can be affected as a result of breeding, because the crystalline properties are determined by the botanical source of the starch. Starch content and composition affect the texture of cooked and processed potatoes. In order to determine glycoalkaloid contents in Solanum species, simultaneous separation of glycoalkaloids and aglycones using reversed-phase high-performance liquid chromatography (HPLC) was developed. Clean-up of foliage samples was improved using a silica-based strong cation exchanger instead of octadecyl phases in solid-phase extraction. Glycoalkaloids alpha-solanine and alpha-chaconine were detected in potato tubers of cvs. Satu and Sini. The total glycoalkaloid concentration of non-peeled and immature tubers was at an acceptable level (under 20 mg/100 g of FW) in the cv. Satu, whereas concentration in cv. Sini was 23 mg/100 g FW. Solanum species (S. tuberosum, S. brevidens, S. acaule, and S. commersonii) and interspecific somatic hybrids (brd + tbr, acl + tbr, cmm + tbr) were analyzed for their glycoalkaloid contents using liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry (LC-ESI-MS). The concentrations in the tubers of the brd + tbr and acl + tbr hybrids remained under 20 mg/100 g FW. Glycoalkaloid concentration in the foliage of the Solanum species was between 110 mg and 890 mg/100 g FW. However, the concentration in the foliage of S. acaule was as low as 26 mg/100 g FW. The total concentrations of brd + tbr, acl + tbr, and cmm + tbr hybrid foliages were 88 mg, 180 mg, and 685 mg/100 g FW, respectively. Glycoalkaloids of both parental plants as well as new combinations of aglycones and saccharides were detected in somatic hybrids. The hybrids contained mainly spirosolanes, and glycoalkaloid structures having no 5,6-double bond in the aglycone. Based on these results, the glycoalkaloid profiles of the hybrids may represent a safer and more beneficial spectrum of glycoalkaloids than that found in currently cultivated varieties. Starch nanostructure of three different cultivars (Satu, Saturna, and Lady Rosetta), a wild species S. acaule, and interspecific somatic hybrids were examined by wide-angle and small-angle X-ray scattering (WAXS, SAXS). For the first time, the measurements were conducted on fresh potato tuber samples. Crystallinity of starch, average crystallite size, and lamellar distance were determined from the X-ray patterns. No differences in the starch nanostructure between the three different cultivars were detected. However, tuber immaturity was detected by X-ray scattering methods when large numbers of immature and mature samples were measured and the results were compared. The present study shows that no significant changes occurred in the nanostructures of starches resulting from hybridizations of potato cultivars.

Perunan Y-viruksen testaaminen korkeassa happi-hiilidioksidipitoisuudessa idätetyistä perunoista

Perunalla (Solanum tuberosum L.) tällä hetkellä maailmanlaajuisesti eniten sato- ja laatutappioita aiheuttaa perunan Y-virus (PVY). Vaikka pelkän Y-viruksen aiheuttamaa satotappiota on vaikea mitata, on sen arvioitu olevan 20-80 %. Viruksen tärkein leviämistapa on viroottinen siemenperuna. Korkealaatuinen siemenperuna on edellytys ruoka-, ruokateollisuus- ja tärkkelysperunan tuotannolle. Kasvuston silmämääräinen tarkastelu aliarvioi yleensä Y-viruksen esiintyvyyttä. Laboratoriotestauksen avulla saadaan tarkempi tieto pellolta korjatun sadon saastunta-asteesta. Ongelmana Y-viruksen testaamisessa on, että sitä ei havaita dormanssissa olevista perunoista otetuista näytteistä yhtä luotettavasti kuin jo dormanssin ohittaneista perunoista testattaessa. Erilaisia menetelmiä kemikaaleista (Rindite, bromietaani) kasvihormoneihin (mm. gibberelliinihappo) ja varastointiolosuhteiden muutoksiin (kylmä- ja lämpökäsittely) on kokeiltu perunan dormanssin purkamiseen, mutta tulokset ovat olleet vaihtelevia. Tässä tutkielmassa perunan dormanssin purkamiseen käytettiin happi-hiilidioksidikäsittelyä (O2 40 % ja CO2 20 %) eripituisina käsittelyaikoina. Tarkoituksena oli selvittää, vaikuttaako käsittely perunan itämiseen ja dormanssin luontaista aikaisempaan purkautumiseen tai Y-viruksen havaitsemiseen. Lisäksi haluttiin selvittää, voiko Y-viruksen määrittämisen ELISA-testillä (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) tehdä yhtä luotettavasti myös muista kasvinosista (mukula, itu), kuin tällä hetkellä yleisesti käytetystä perunan lehdestä. Idätyskäsittelyn vaikutuksista dormanssin purkautumiseen saatiin vaihtelevia, eikä kovinkaan yleistettäviä tuloksia. Käsittelyn ei myöskään havaittu vaikuttavan PYY-viroottisuuden havaitsemiseen eri näytemateriaaleilla testattaessa. Kun eri kasvinosien toimivuutta testissä vertailtiin, mukulamateriaalin todettiin aliarvioivan PVY-viroottisuutta kaikissa kokeissa. Myös itumateriaali aliarvioi pääsääntöisesti PVY-viroottisuutta ELISA:lla tehdyissä määrityksissä. Luotettavin testimateriaali oli perunan lehti.