Mitä pohjoinen valo tekee mustikalle?

Aiemmassa bloggauksessa  todettiin, että mustikan keskimääräiset antosyaanipitoisuudet ovat sitä korkeammat mitä pohjoisemmasta mustikka on peräisin. Taustalla ovat sekä geneettiset että ympäristötekijät. Mustikan marjojen antosyaanisynteesi – joka tapahtuu marjojen kypsymisvaiheessa – tapahtuu useiden entsyymien katalysoimana. Näiden entsyymien aktiivisuutta säätelevät geenien lisäksi ympäristötekijät kuten lämpötila, kasvualustan ravinteet ja valon määrä sekä laatu.

Korkeita antosyaanipitoisuuksia saadaan jatkuvan valon (24 h/vrk) olosuhteissa. Yöttömän yön valo-olosuhteet eivät kuitenkaan liity pelkästään valon määrään vaan myös laatuun. Pohjoisessa sinisen ja kaukopunaisen valon osuus maahan päätyvästä auringon kokonaissäteilystä on suuri, etenkin iltaisin ja aamuisin. Tämä johtuu ilmakehän valoa sirottavista ominaisuuksista. Mitä pitemmän matkan valo kulkee ennen kuin se saavuttaa maanpinnan, sitä suurempi on punaisen valon osuus siinä. Kun aurinko on taivaanrannan tuntumassa pitkiä aikoja – siis pohjoisten kesäöiden viipyilevien sarastusten ja auringonlaskujen tai Lapin yöttömän yön aikaan – kasvit altistuvat suoraan punaisille aallonpituuksille pitkiäkin aikoja. Myös ilmakehän sirottamaa sinistä valoa on hajasäteilynä etenkin yöttömässä yössä.

Lähellä taivaanrantaa olevasta auringosta lähtevä valo kulkee pitemmän matkan ilmakehässä kuin korkealla olevasta auringosta. Tällöin valon siniset aallonpituudet siroavat enemmän, ja maahan saakka ulottuvassa valossa punaisten aallonpituuksien osuus on suuri.

Norjalais-suomalainen tutkijaryhmä selvitti vuonna 2014 valon eri aallonpituuksien – siis värien – vaikutusta mustikan antosyaanipitoisuuksiin. Tutkimuksessa kohdistettiin 48 tunnin ajan sinistä (aallonpituusalue 400 – 500 nm), punaista (aallonpituusalue 600 – 700 nm) tai kaukopunaista (aallonpituusalue 700 – 800 nm) valoa mustikoihin niiden kypsymisvaiheessa, kaksi viikkoa kukkien pölytyksen jälkeen (1. Vertailun vuoksi vastaava käsittely tehtiin myös valkoisella valolla eli valolla jossa on kaikkia näkyvän valon aallonpituuksia (aallonpituusalue 400 – 800 nm). Tämän jälkeen mustikoiden annettiin kypsyä luonnonvalossa. Antosyaanipitoisuudet olivat suurimmillaan silloin, kun mustikat olivat saaneet punaista tai kaukopunaista valoa, alhaisimmillaan kun mustikat olivat saaneet valkoista valoa. Myös sininen valo tuotti antosyaaneja valkoista valoa enemmän. Lyhytkin altistus etenkin punaisille aallonpituuksille mustikan raakilevaiheessa aktivoi siis antosyaaneja tuottavien entsyymien toimintaa. Tämä lienee yksi merkittävä tekijä sille että antosyaaneja tuottavat mekanismit ovat erityisen aktiivisia pohjoisissa mustikoissa.

Maahan saapuvan valon määrään ja laatuun vaikuttaa myös korkeus merenpinnasta. Vuoristossa valon määrä on suuri. Itävaltalainen tutkimusryhmä selvitti korkeuden vaikutusta mustikan antosyaanipitoisuuksiin vuosina 2004 ja 2005(2. Ryhmä keräsi mustikkanäytteitä 800, 1200 ja 1500 metrin korkeudesta. Näissä korkeuksissa auringon säteilyn voimakkuus on noin 10 % suurempi kuin merenpinnan tasolla. Tässä tutkimuksessa selvisikin, että mustikan antosyaanipitoisuudet laskevat kun korkeus merenpinnasta kasvaa. Tulos antaa vahvoja viitteitä siitä, että valon laatu on sen voimakkuutta tärkeämpi mustikan antosyaanipitoisuuksia nostava tekijä.

Mustikan pohjoisimmat esiintymät ovat pohjoisessa Fennoskandiassa, samoilla leveysasteilla Siperian pohjoisosissa mustikkaa esiintyy vain paikoitellen. Suomi ja erityisesti Lappi onkin melko ainutlaatuinen ympäristö kasveille, sillä Golf-virran lämmittävä vaikutus mahdollistaa useiden kasvien esiintymisen olosuhteissa joissa arktinen valoilmasto ja boreaalista kasvillisuutta suosivat lämpötilat yhdistyvät. Lappi on siis tässäkin asiassa tavanomaisen yläpuolella.

(1 Zoratti, L. ym. 2014. Monochromatic light increases anthocyanin content during fruit development in bilberry. BMC Plant Biology V. 14, s. 1 – 10.
(2 Rieger, F. ym. 2008. Influence of Altitudinal Variation on the Content of Phenolic Compounds in Wild Populations of Calluna vulgaris, Sambucus nigra, and Vaccinium myrtillus. Journal of Agricultural and Food Chemistry, V. 56, s. 9080 – 9086.

Rainer Peltola
Erikoistutkija
Luonnonvarakeskus