Külvad seeni, lõikad riisi

Foto: AFP/SCANPIX

Põllumajandusse on ilmunud uus tegija – seened. Kuid mitte puravikupõldude näol, vaid nähtamatute abilistena, kes turgutavad taimekasvu ning suurendavad vastupidavust põuale ja kahjuritele.

Neid kutsutakse endofüütideks, kreeka keeles tähendab see «taime sees». Noppige puuleht või tõmmake rohukõrs ning teadke, et hoiate veel käes vähemalt tosinat endofüütset seeneliiki, mis elavad silmale nähtamatutena taime sees. Just nagu miljardid bakterid inimese seedetraktis, on need seened oma taimest peremehega sõlminud vastastikuse abistamise leppe – peremees annab kostilisele eluks vajalikke aineid, too vastab samaga, pakkudes peremehele aineid või teenust, millega too ise hakkama ei saa.

Ent samamoodi nagu inimese soolebakterite puhul, avastavad teadlased ka taimeseente osas, et selles sümbioosis peitub teinekord rohkem kui lihtsalt kurgid-sulle-raha-mulle-suhe. Soolebakterid võivad näiteks reguleerida inimese immuunsüsteemi (nii positiivsete kui negatiivsete järelmitega), endofüüdid ilmutavad mõnel moel sarnast suutlikkust, võimaldades taimedel näiteks paremini vastu pidada keerulistes ja kasinates oludes. Mõistetavalt pakub see huvi põllumajandusele. Esimesed paljutõotavad katsed viitavad, et seente abil saab teraviljade saagikust ja vastupidavust oluliselt tõsta, ning juba on turule toodud esimesed seentega nakatatud rohttaimed.

«See on võib-olla viimase 20 aasta suurim edasiminek taimearetuses,» teatas näiteks Uus-Meremaa firma Cropmark, kes tuli äsja välja uute lõike- ja raiheina ristanditega, mis kannavad endas ka putukaid tõrjuvat seent. Esimest korda õnnestus neil leida seen, mis poeb ka taime juurtesse ning pakub seeläbi kaitset ka maa-aluste rünnakute eest. Lammastele olevat see igatahes ohutu ja maitsevat väga.

Paradoksaalsel moel jõuti endofüütide jälile aga hoopis nende seente kahjulike mõjude tõttu. «USAs muutus 1970. aastatel väga populaarseks üks aruheinasort, kuid selgus, et monokultuurina kasvatades tekitas see lehmadel mürgistuse ja piimaanni languse,» räägib Tartu Ülikooli bioloogiatudeng Hannes Sirkel. «Uurima hakates leiti, et selle taga on üks endofüütne seen. Siis avastatigi perekond Neotyphodium, keda nüüd uuritakse kõige rohkem.»

See seen kuulub tungalteraliste sugukonda, mille kurikuulsaim esindaja ongi tungaltera. Teraviljadel parasiteeriv seen toodab hallutsinatsioone tekitavaid alkaloide, mille süüks pannakse mitmeid keskaja massihullusi. Samas pole mitte kõik sugukonna liikmed sama kange mõjuga, paljud neist on parasiitidest edasi arenenud taimedega vastastikku kasulikku suhtesse.

«Võrreldes mullas elavate seentega on leitud, et endofüütsed seened toodavad palju rohkem alkaloide ja teisi bioaktiivseid ühendeid,» märgib Sirkel. «Nad saavad taimelt fotosünteesi produkte ja alkaloidid on üks asi, mida võivad taimele vastu pakkuda kaitseks rohusööjate ja haigusetekitajate vastu.»

Needsamad alkaloidid pakuvad teadusele märksa laiemat huvi kui vaid põllumajanduse ja kahjuritõrje kontekstis. Üks ajaloo edukamaid vähiravimeid on 1960. aastatel jugapuu koorest leitud taksool, mis hiljem osutus just endofüütse seene toodetud aineks, praeguse nimetusega paklitakseel. Endofüüte uurides on juba leitud veel mitmeid antibiootilise toimega aineid.

Teisalt on tõendeid, et endofüütide seas on seeni, kes suudavad kosutada taime kasvu. «Alates 1980. aastatest hakkavad tulema artiklid, kuidas endofüütsed liigid on taimele kasulikud, kui on põud, külm või liigsoolsus,» sõnab Sirkel. «Võrreldes kontrolltaimedega, kellel ei ole endofüüte, on endofüüdiga taimedel biomass suurem.»

Viimastel aastatel on sarnased katsetused hõlmanud ka neid endofüüte, kes ei kuulu tungalteraliste sugukonda ehk nõndanimetatud endofüütide I klassi. Neljast klassist on põhjalikuma uurimise all veel II klass, kuhu kuuluvad näiteks perekonnad Fusarium ja Curvularia. Just neid on kasutatud katsetes riisiga.

«Kui keskkonnatingimused on soodsad, võivad endofüüdiga ja ilma selleta taimed kasvada küllaltki ühesuguselt,» selgitab mükoloog, Eesti Maaülikooli mükoloogia osakonna vanemteadur Bellis Kullman, kes on muu hulgas Sirkeli juhendaja. «Kui olud lähevad halvaks, ilmneb seente positiivne roll. Põua tingimustes võib seen toota taimele kasvuhormoone, sundides teda kasvatama rohkem juuri, et saada kätte rohkem vett ja toitaineid. Näiteks on leitud, et endofüüdiga taim võib tarbida 20 protsenti vähem vett, aga biomassi toodab rohkem. See on vapustav tulemus.»

Kullman pakub ühe võimaliku seletusena, et rasketes oludes rakendab seen oma niidistiku taime sees vee parema transpordi teenistusse. Parandades taime ellujäämise võimalusi, kannab seen nõnda loomulikult hoolt ka enese eest.

Arvestades kliimamuutuste toodavat tulevikku, kus suure rahvaarvuga piirkondi kummitavad järjest sagedamini põuad, muldade sooldumine ja muud keskkonnast tulenevad stressitegurid, pakuvad seened just seda võimalust, mis aitaks nende alade põllumajandust käigus ning rahvast toidetuna hoida.

Ja seente toel kultuurtaimede saagikuse ja vastupidavuse parandamine on märksa hõlpsam kui näiteks geenitehnoloogia abil. Kui sobiv seen on leitud, tuleb taime seemneid seent sisaldavas lahuses leotada ja maha külvata. Endofüüdid ei ole seened, kes kasvatavad endale jala ja kübara, nagu meile tuntud metsaannid. Nad kasvatavad seeneniidistikku, mis kasvab koos taimega ning leiab omale koha ka taime seemnetes. Nii et korra nakatatuna kannavad taimed seent täpselt samal kujul juba automaatselt edasi.

«Nad võivad levida ka lehetükikesega või putuka jalgadega,» räägib Kullman. «Kui tehti katsed ja istutati metsa täiesti ilma endofüütideta taim, ilmusid juba paari nädalaga selle sisse seened. Troopilises metsas võib iga kahe ruutmillimeetri suurune lehetükk sisaldada mingit seent. Ühes taimes võib olla sadu, ühes taimeliigis tuhandeid seeneliike.»

Eestiski on Kullmani sõnul palju kohti, kust kasulikke seeni otsida: «Mereäärsete taimede sees võib olla midagi, millel on potentsiaali. Teine paik on sood ja rabad, mille kohta ma ei tea, et neid oleks uuritud.»

Eestis on Kullmani juhendamisel seni peamiselt tegeletud timutis leiduvate endofüütide uurimisega ning leitud neist liike, mida pole varem ja mujal timutis täheldatud. Hannes Sirkel on oma uurimistöös vaadelnud, kuidas mõjuvad taimekaitsevahendid endofüütide mitmekesisusele timutis. Selgub, et fungitsiidid harvendavad nendegi ridu poole võrra.

«Kui mõelda, et seal võis olla nii taimele kasulikke kui kahjulikke seeni, siis ei ole valimatu tapmine ökoloogilises plaanis kõige parem mõte,» tõdeb Sirkel. «Ideaalvariandis võiks leida sellise endofüüdi või bakteri, kellega saaks asendada agrokemikaale.» Lisaks sellele uurib maaülikooli doktorant Triin Varvas väetiste mõju timutis elavatele endofüütidele ning alustati ka ravimtaimedest endofüütide eraldamisega.

Plaanis on koostöö uurimaks, kas mõned Tartu teadlaste leitud endofüüdid aitavad tõrjuda ka inimese haigusetekitajaid. Huvitav uurimussuund oleks veel see, kui palju mõjutavad seened näiteks taimede omaduste piirkondlikke erinevusi: ehk aitaks see seletada, miks mõnes kohas on ravimtaimed vägevamad või kultuurtaimede toodang kõhukohasem. Või siis see, kuidas turgutada energiakultuure, näiteks haaba. Võimalusi on palju, tunnistab Kullman, igatahes rohkem kui tegijaid ja jaksu.

Arvestuslikult võib endofüütseid seeneliike maailmas olla vähemalt miljon. Nende tuvastamine on aga alles algusjärgus ning taimede seest leitud liike saab esialgu lugeda tuhandetes. «Süstemaatikuna saame heal juhul määrata, mis liigiga on tegu,» räägib Kullman, «aga mida ta taimes teeb, tema ökofüsioloogia, on enamasti uurimata maa. Me teame veel väga vähe seene ja taime kasulikust kooselust, et mõista, kui suur roll neil aineringluses ökosüsteemi tasandil on.»