Fossiiliset poltto- ja raaka-ainevarat ovat fotosynteesin tuotosta vuosimiljoonien aikana. Niiden massiivinen hyötykäyttö teollistumisen aikakaudella on kuitenkin vapauttanut ilmakehään suunnattomat määrät hiilidioksidia ja pikkuhiljaa aiheuttanut ilmastokriisin, joka hoitamattomana uhkaa tulevaisuuttamme. Fotosynteesitutkijoina etsimme ja sovellamme uusia strategioita fossiilisten raaka- ja polttoaineiden käytön korvaamiseksi kestän kehityksen periaatteella tuotetuilla ratkaisuilla. Avainasemassa on primaarisen energiatuotannon rajallisuus ja keskitymmekin fotosynteesin vahvan perustutkimuksen rinnalla myös tehostamaan kasvien, levien ja syanobakteerien kykyä sitoa auringon energiaa ihmiselle käyttökelpoiseen muotoon ruoaksi, polttoaineiksi ja teollisuuden raaka-aineiksi, päämääränä fossiilisten ratkaisujen alasajo. 

Perustutkimuksemme  primaarisen energiantuotannon alalla keskittyy fotosynteesiin, johon liittyy tiiviisti myös kasvien stressireaktiot ja geenien säätelyn signalointikaskadit. Tutkimuskohteinamme on lukuisia yhteyttäviä, fotoautotrofisia, organismeja kuten lituruoho (Arabidopsis thaliana), kuusi (Picea abies) ja nuppusammal (Physcomitrella patens), erilaiset yksisoluiset piilevät ja viherlevät sekä syanobakteerit. Perustutkimuksemme selvittää (i) millä tavoin valoenergian nopeaa talteen ottamista ja sitä seuraavaa elekrtoninsiirtoketjua säädellään oksidatiivisen ”valotuhon” estämiseksi, (ii) miten viherhiukkasten valoa keräävät tylakoidikalvostot ovat rakentuneet ja järjestäytyneet, ja miten ne muovautuvat dynaamisesti vastaamaan valo-olosuhteiden muutoksia, ja (iii) kuinka fotosynteesikoneistosta liikkeelle lähtevät signaalit välittyvät tuman genomille ja aikaansaavat muutoksia fotosynteesikoneistossa, sopeuttaen koko eliön toiminnan muuttuviin ympäristöoloihin. Lisäksi selvitämme, (iv) miten tylakoidikalvostojen säätelyn evoluutio on edennyt, ja erityisesti miten syanobakteerien flavodiiron-proteiinit ovat evoluution kuluessa korvautuneet muilla suojelujärjestelmillä, jotta ymmärtäisimme, miten yhteyttävä elämä aikoinaan pystyi siirtymään valtameristä kuivalle maalle.

Soveltava tutkimuksemme keskittyy hiilineutraalien biopolttoaineiden ja kemikaalien tuottamiseen elävissä solutehtaissa. Synteettisen biologian menetelmin muokkaamme syanobakteerien fotosynteesitehokkuutta poistaen säätelyn aiheuttamia pullonkauloja ja samalla lisäämme soluihin tarkoituksenmukaisia aineenvaihduntareittejä ”elektronisinkkien” vahvistamiseksi ja haluttujen kemikaalien sekä polttoaineiden tuottamiseksi. Solutehtaissa syanobakteerit toimivat katalyytteinä  paljon korkeammalla valonenergian hyödyntämistehokkuudella kuin niillä luontaisesti on ja käyttävät raaka-aineinaan pääasiassa vain auringon valoa, hiilidioksidia ja vettä. Soveltava tutkimuksemme nojaa voimakkaasti tekemäämme perustutkimukseen, sillä valoenergian talteenoton ja elektroninsiirtoketjun säätelyn ymmärtäminen on erityisen tärkeää näiden reaktioiden tehostamiseksi tulevaisuuden solutehtaissa.