Õhutemperatuur tõuseb Valitsustevahelise kliimapaneeli IPCC andmetel globaalselt umbes 0,2 ˚C kümnendis. Eestiski on selgelt mõõdetud ja dokumenteeritud, et eelkõige talviti ja kevaditi keskmine temperatuur tõuseb ning lumikatte kestvus väheneb.

Temperatuuri tõusuga kaasneb paratamatult suhtelise õhuniiskuse (RH) langus. See tähendab, et vett hakkab rohkem auruma kõigilt pindadelt, olgu selleks inimese limaskestad, muld, taimelehed või õues kuivav pesu. Õhu RH langusel on taimedele oluline mõju, sest taimed ei saa Ekke Moori kombel laia maailma lahtisi allikaid otsima minna.

Vee aurumist taimelehtedest vahendavad õhulõhed. Need on kahest sulgrakust moodustunud poorid lehtede pinnal, mis võivad olla vähem või rohkem lahti sõltuvalt keskkonnast ja taime geneetilisest taustast. Õhulõhede avatus määrab, kui palju lehest vett aurustub ja kui palju fotosünteesiks tarbitavat CO2 lehte siseneb.

Kui õhu RH langeb, siis suureneb vee aurumine lehtedest: et veekadu vähendada, sulgeb taim õhulõhed. Sellega kaasneb paraku fotosünteesi langus. Pealekauba jäävad kuivemas õhus kasvaval taimel vähemaks biomass, produktsioon, kõrgus, lehtede arv ja saak.

Praegu pole taimefüsioloogide seas veel üksmeelt küsimuses, kuidas õistaimede õhulõhed õhuniiskuse vähenedes sulguvad. Uuringutes kasutatakse mudeltaimena müürlooka (Arabidopsis thaliana). Sellel taimel on õhulõhede sulgumine kuivemas õhus aktiivne protsess. See tähendab, et müürloogas käivitub signaalrada, mis viib õhulõhede avalioleku vähenemiseni.

Selles protsessis osaleb valk OST1, mis aktiveerib sulgrakkude anioonkanalid, et anioonid (negatiivse elektrilaenguga ioonid, toim) ja vesi saaksid sulgrakust väljuda ning õhupilu sulgeda. Pole veel teada, kuidas täpselt käib RH muutumise märkamine ja signaali liikumine OST1-valguni. Samuti pole selge, kas õistaimedel võib õhulõhede sulgumine kuivas õhus toimuda ka passiivselt: läbi lehe üldise veesisalduse vähenemise.

OST1 valgu üheksa ametit?

Koos Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudi taimebioloogide Ingmar Tulva ja Mikk Välbega uurisime õhulõhede vastuseid õhu RH langusele mutantsetes taimedes. Uuritud taimede mutatsioon seisneb selles, et neil pole funktsionaalset OST1 valku, mis võimaldaks käivitada aktiivset õhulõhede sulgumise protsessi.

Leidsime, et teatud kasvutingimustel, näiteks kuivemas mullas kasvades, reageerivad ka ilma OST1 valguta taimede õhulõhed RH langusele sulgumisega. Niisiis, kui taim satub olukorda, kus lehtedest vigase õhulõhede regulatsiooni tõttu kiirelt ära auruvat vett ei saa mullakuivuse tõttu sama kiiresti asendada, ei jäta taim ennast siiski surema. See on ikkagi suuteline edasist veekadu piirama ka vastava võtmevalgu puudumisel.

Skandinaavia taimefüsioloogide ajakirjas Physiologia Plantarum avaldatud artiklis pakume, et kuivemas mullas kasvavatel ilma OST1 valguta taimedel mõõdetud õhulõhede sulgumine võib olla lehe veepotentsiaali vähenemisega kaasnev passiivne protsess. Teisalt oletame, et see võib olla aktiivses õhulõhede sulgumisprotsessis osalevate teiste valkude kohanemine OST1 puudumisega sellisel moel, et taim saaks mulla kuivades järjest teravamaks muutuva veestressiga siiski hakkama.

Tõsiasi, et taim ei jäta ennast surema ja rikutud õhulõhede regulatsiooniga taim leiab samuti tee, kuidas ennast veestressi puhul kaitsta, leidis kinnitust kasvukatses. Kasvatasime normaalseid ehk metsiktüüpi ja OST1 valguta müürlooga taimi pikema perioodi vältel paralleelselt nii niiskemas kui ka kuivemas õhus.

Leidsime, et ehkki kuivemas õhus kasvades vähenes kõigi taimede lehepindala, ei vähenenud mutantide lehepindala rohkem kui metsiktüübil. Kasvukatses ilmnes veel üks huvitav tulemus: suhteliselt niiskemas õhus kasvasid ilma toimiva OST1 valguta taimed isegi suuremaks kui metsiktüüpi taimed.

Kui esimese hooga võiks pakkuda, et häiritud õhulõhede regulatsioon ja suurem õhupilu avatus OST1 valguta taimedes toob endaga kaasa suurema fotosünteesi, siis nii see polnud. OST1 roll taimede üldise veemajanduse kontrollimisel on tõenäoliselt pelgalt õhulõhede regulatsioonist mitmekesisem.

Selle uurimiseks plaanime lähitulevikus kasutada puuduva funktsionaalse OST1 valguga suviotrasid, sest mudeltaim müürlooga rosetjas lehestik ja lühikesed varred ei võimalda lehtede veemajanduse kõiki aspekte hästi uurida. Teadmine sellest, millistest õhulõhede ja kogu taime veemajanduse regulatsiooniga seotud tunnustest võiks tulevikukliimas rohkem kasu olla, on väga oluline taimearetuse jaoks.