Naukowcy UŚ: droga do nowoczesnej uprawy roślin zaczyna się w laboratorium :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

10 najważniejszych odkryć naukowych roku 2009 według "Science"

Wykłady "Powtórka przed maturą" na Wydziale Biologii UAM

Eksperci: Bez badania genomu nie będzie nowoczesnej medycyny

Prof. Marciniec autorem "Biblii hydrosiliowania"

Naukowcy zaskoczeni pierwszą próbą "wielkiego zderzacza"

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

Droga do nowoczesnej uprawy roślin zaczyna się w laboratorium - przekonują naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, którzy w badaniach cytogenetycznych zajęli się spokrewnioną z pszenicą i żytem kłosownicą Brachypodium distachyon.

11 lutego w prestiżowym naukowym piśmie „Nature” ukazał się artykuł dotyczący badań nad Brachypodium distachyon. Publikacja ma kilkudziesięciu autorów wywodzących się z 45 jednostek naukowych. UŚ, jedyny polski ośrodek w międzynarodowym konsorcjum, reprezentowali przedstawiciele Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska: dr hab. Robert Hasterok oraz doktorantka mgr Dominika Idziak.

Ta coraz popularniejsza w świecie nauki roślina modelowa pozwala na łatwiejsze i dokładniejsze badania uprawianych przez człowieka zbóż. Organizm modelowy charakteryzuje się zestawem cech, które czynią go bardziej użytecznym dla badań naukowych niż inne organizmy z tej samej grupy.

Prof. UŚ dr hab. Robert Hasterok jest pracownikiem Katedry Anatomii i Cytologii Roślin na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŚ. Jej pracownicy zajmują się cytogenetyką roślin, czyli nauką pozwalającą na analizę genomów na poziomie mikroskopowym. Obszar ich zainteresowań to pogranicze cytologii, genetyki i biologii molekularnej. Duże znaczenie dla właściwej analizy i prezentacji wyników ma tutaj także nowoczesna, cyfrowa obróbka obrazu mikroskopowego.

Część pracowników katedry zajmuje się analizą struktury roślinnego genomu jądrowego, szczególną uwagę poświęcając trawom. Właśnie analizą struktury genomu jądrowego traw, zwłaszcza Brachypodium distachyon, jest szczególnie zainteresowany zespół prof. Hasteroka.

Od lat poszukiwano rośliny modelowej, która pozwoliłaby na łatwiejsze i dokładniejsze badania najważniejszej grupy roślin uprawnych - pszenicy, jęczmienia, żyta czy owsa. Pierwszą trawą modelową był ryż, wykorzystywany w badaniach genomicznych ze względu na niewielką zawartość jądrowego DNA. Ryż jest jednak dość odległy filogenetycznie od uprawianych w Polsce zbóż i innych traw użytkowych. Trzeba było zatem znaleźć taką roślinę, która byłaby bliżej spokrewniona z naszymi trawami uprawnymi - wyjaśniają biolodzy.

Naukowcy potrzebowali rośliny, która - oprócz małego genomu jądrowego o niskiej zawartości powtarzalnego DNA i niewielkiej liczbie chromosomów - pochodziłaby ze strefy klimatu umiarkowanego, byłaby niewielka, miała krótki cykl życiowy i cechowała ją samopylność oraz nieskomplikowane wymagania odżywcze.

Jak wyjaśniają naukowcy, niektórych istotnych badań genomicznych nie przeprowadza się bezpośrednio na pszenicy czy życie, ponieważ tego rodzaju rośliny mają bardzo dużo DNA w swoich jądrach komórkowych ze znaczącym lub wręcz przeważającym udziałem DNA niekodującego, zaś frakcja informacyjna DNA stanowi relatywnie niewielką część genomu.

Aby znaleźć sekwencje kodujące w tak dużych genomach, należy zazwyczaj wykonać ogromną i bardzo kosztowną pracę. Brachypodium distachyon tym się różni od innych traw, że posiada bardzo mały genom jądrowy, o niewielkiej zawartości sekwencji powtarzalnych i składzie genów zbliżonym do tych, które mają ważne dla nas gatunki zbóż i trawy o charakterze użytkowym. Gatunek ten stał się więc niezwykle użyteczną "trawą modelową".

Szerzej zakrojone badania nad Brachypodium distachyon zaczęto prowadzić ok. 10 lat temu na Uniwersytecie Aberystwyth w Wielkiej Brytanii. Szefem jednej z tamtejszych grup badawczych jest profesor John Draper, który jako pierwszy zaproponował tę roślinę jako modelową.

Jak wspomina prof. Hasterok, początkowo wielu badaczy nie widziało większego sensu we wprowadzaniu kolejnego modelu, ale z czasem coraz więcej osób przekonywało się do tego pomysłu. Podczas kilkunastu miesięcy pracy w Aberystwyth Hasterok zajmował się m.in. pierwszymi badaniami genomu Brachypodium, a następnie "zaraził" tą rośliną kolegów w Katowicach.

Kilka tysięcy naukowców z zakresu genetyki i biologii molekularnej spotyka się co roku na konferencjach "Plant and Animal Genome" w San Diego. Właśnie tam w 2006 roku temat Brachypodium po raz pierwszy zaistniał na szerokiej arenie międzynarodowej. Wtedy też postanowiono, że genom jądrowy tej rośliny poddany będzie sekwencjonowaniu, czyli zostanie poznany "litera po literze", co ostatecznie nastąpiło w 2009 roku.

Wiele wiodących laboratoriów z USA czy Wielkiej Brytanii niemal z dnia na dzień zajęło się badaniem tej rośliny. Obecnie temat Brachypodium staje się bardzo popularny, poświęcane są tej roślinie odrębne sesje tematyczne na międzynarodowych konferencjach, gdzie wygłaszane są specjalistyczne wykłady. Szybko rośnie też liczba publikacji naukowych, poświęconych nowemu organizmowi modelowemu.

Dziś grupa prof. Hasteroka stale współpracuje z ośrodkami badawczymi w Wielkiej Brytanii i w USA, zaś w projekcie sekwencjonowania genomu jądrowego uczestniczyło aż kilkanaście ośrodków naukowych z Europy i Stanów Zjednoczonych. Zespół Hasteroka od kilku lat prowadzi badania dzięki stałemu wsparciu finansowemu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Są to badania bardzo kosztowne, wymagające specjalistycznej aparatury i odczynników. W najbliższym czasie okaże się, czy w finansowaniu badań pomoże naukowcom także Unia Europejska w ramach tzw. 7. Programu Ramowego.

Prof. Hasterok zdaje sobie sprawę, że większość projektów kierowanych do tego programu nie może być sztuką dla sztuki. "Unię interesuje to, co konkretnie z tego typu badań może mieć Wspólnota Europejska, co z tego będzie miał przeciętny Europejczyk. Naszym celem jest przekonać Unię, że podobnie jak miało to niedawno miejsce w USA, także w Europie z wielu względów warto postawić na badania na Brachypodium distachyon" - podsumowuje profesor.

Źródło:
PAP - Nauka w Polsce

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Genomika dziedzina biologii molekularnej i biologii teoretycznej (pokrewna genetyce i ściśle związana z bioinformatyką) zajmująca się analizą genomu organizmów. Głównym celem genomiki jest poznanie sekwencji materiału genetycznego oraz mapowanie genomu ale również określenie wszelkich zależności i interakcji wewnątrz genomu. pełny tekst

Janusz Marek Bujnicki profesor nauk biologicznych, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie i Laboratorium Bioinformatyki Strukturalnej w Pracowni Bioinformatyki Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM w Poznaniu; członek Komitetu Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN, wiceprezes Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego; członek rady redakcyjnej czasopism Nucleic Acids Research, Advances in Bioinformatics, Journal of Applied Genetics, the Database journal, Journal of Nucleic Acids pełny tekst

Projekt poznania ludzkiego cognomu (ang. Human Cognome Project) zespół projektów badawczych mających na celu rozszyfrowanie działania ludzkiego mózgu. Nazwa cognom bierze się od łacińskiego cogito (myślę) i nawiązuje do nazwy genom. Cognom oznacza zespół cech określających sposób myślenia człowieka. Podstawowym założeniem projektu jest próba zrozumienia mózgu ludzkiego jako bardzo skomplikowanej maszyny. Naukowcy chcą odszyfrować sposób działania naszego umysłu podobnie, jak to się udało w Projekcie poznania ludzkiego genomu. pełny tekst

Kłosownica (Brachypodium) rodzaj bylin należących do rodziny wiechlinowatych. Należy tu ok. 20 gatunków występujących w obszarach położonych w klimacie umiarkowanym i zwrotnikowym. pełny tekst

Steve Jones (ur. 24 marca 1944 w Aberystwyth w Walii). Jest profesorem genetyki i kierownikiem wydziału biologii na University College London. Swoje badania prowadzi na tym uniwersytecie w laboratorium Galtona. Wiele jego prac badawczych poświęcone było ślimakom i światłu jakie ich anatomia rzuca na różnorodność biologiczną i genetykę. Stopnie naukowe otrzymał na Uniwersytecie w Edynburgu i Uniwersytecie w Chicago. pełny tekst

Rośliny uprawne rośliny, które nie są eksploatowane ze stanowisk dzikich, ale z upraw stworzonych i pielęgnowanych przez człowieka. Pierwsze ślady uprawy roślin pochodzą od ludów pierwotnych, początek kultury rolniczej nastąpił po wcześniejszym okresie zbieractwa. Rośliny uprawne były pierwotnie pozyskiwane ze stanowisk naturalnych i udomowiane. W wyniku trwającej od setek i tysięcy lat uprawy i selekcji powstało wiele odmian i gatunków roślin uprawnych odbiegających w różnym stopniu od form wyjściowych. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".