Alternative metoder for pollenanalyser

Vibrasjonsspektroskopi av pollen er velegnet for systematisk innsamling av data om miljøeffekter i økosystemer og kan bidra til utvikling av planter som gir høyere avkastning på begrensede ressurser.

Alternative metoder for pollenanalyser

Murat Bagcioglu disputerer 23. september 2016 for graden ph.d. ved NMBU – Norges miljø-og biovitenskapelige universitet med avhandlingen «Multiscale vibrational spectroscopy of pollen».

Planteprodukter er viktige i en verden hvor etterspørselen etter mat øker. Planter kan tilpasse seg ulike miljøbetingelser ved å justere egenskaper. Dette kalles fenotypisk plastisitet. Planters morfologi, fysiologi og biokjemiske egenskaper vurderes i biologien gjennom fenotyping.

Pollinering av blomstrende planter resulterer i avkom som er genetisk ulikt foreldrene. Miljøeffekter kan ha sterk innflytelse på plantenes reproduktive strukturer, inkludert pollen. For bestemmelse av klimarelaterte tilpasninger og akklimatisering hos planter, er det viktig å forbedre fenotyping og overvåking av plantesamfunn. I tradisjonell pollenanalyse studeres pollenkornenes morfologi gjennom konvensjonell mikroskopi. Det er tidkrevende og kostbart, og identifisering er bare basert på morfologi, mens kjemisk karakterisering av prøvene ikke blir registrert.

Behov for raske og kostnadseffektive pollenanalyser
Hovedformålet med Murat Bagcioglus doktorgradsarbeid var derfor å utvikle en kostnadseffektiv og hurtig metode for plantefenotyping basert på vibrasjonsspektroskopiske teknikker (infrarød og Raman) i kombinasjon med kjemometri. Mer spesifikt blir biokjemiske pollendata som er innhentet ved vibrasjonsspektroskopi, korrelert med fylogenetiske data og miljødata ved hjelp av multivariabel analyse.

I løpet av studien ble mer enn tusen pollenprøver samlet inn fra hele Europa. Det var pollen fra blant annet bjørk, eik, furu og gress som vokste under ulike klimabetingelser. I tillegg ble mer enn femhundre individuelle planter av utvalgte gressarter dyrket under kontrollerte betingelser for å studere fenotypisk plastisitet og genetiske effekter. Graden av og typen variasjon i pollenets kjemiske sammensetningen innenfor og mellom arter ble studert, inkludert fenotypisk plastisitet som svar på ulike temperaturer og næringstilgang.

Pollenanalyser ved hjelp av vibrasjonsspektroskopi
Vibrasjonsspektroskopi (infrarød og Raman) tilbyr en alternativ tilnærming til pollenanalyse. Vibrasjonsspektroskopi gjør det mulig å karakterisere pollen biokjemisk og påvise fylogenetisk variasjon. Dette er grunnen til at infrarød- og Raman-spektroskopi i de siste årene har fått større og større betydning for studier av fylogenetiske forskjeller mellom pollenkorn av ulike plantearter. Flere ulike vibrasjonsspektroskopiske måleteknikker for analyse av enkeltkorn og sammensatte prøver av pollen, samt mikrospektroskopiske teknikker, er utviklet i de siste årene.

Avhandlingen viser at bruk av ulike spektroskopiske teknikker, for eksempel Attenuated Total Reflectance og mikrospektroskopi kan fremheve ulike kjemiske aspekter ved pollenkornene. Modeller basert på kjemometriske metoder har gitt ny innsikt i pollenets akklimatisering og tilpasningsmekanismer.

Ifølge avhandlingen har vibrasjonsspektroskopi et stort potensiale for systematisk innsamling av data om miljøeffekter i økosystemer. De nye funnene om store variasjoner i kjemisk sammensetning av pollen kan dessuten bidra til mer forskning på pollenkvalitet for mer klimatilpassede planter.

Annonsering av disputasen

Published 19. september 2016 - 9:19 - Updated 23. mai 2017 - 19:11