• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Laureat FNP pomoże polskim hodowcom uzyskać ulepszone odmiany roślin uprawnych (uzup.)

    23.09.2011. 10:53
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Każda roślina - również rośliny uprawne, w tym jęczmień - produkuje hormony zwane strigolaktonami  i wydziela je do ziemi. Tymczasem w ziemi uśpione w postaci nasion czekają pasożyty, które czerpią z innych roślin substancje odżywcze. Jeśli w pobliżu znajdzie się korzeń rośliny wydzielającej strigolaktony, pasożyty zaczynają kiełkować, a potem atakują uprawę. Marek Marzec z Uniwersytetu Śląskiego chce znaleźć mutanty, które nie będą wydzielały tego hormonu na zewnątrz. Laureat programu Ventures Fundacji na rzecz Nauki Polskiej na realizację projektu pt. ,,Poszukiwanie i identyfikacja mutantów strigolaktonowych dla uzyskania materiałów wyjściowych do hodowli jęczmienia w Polsce" otrzymał 153 tys. złotych.


    Jak wyjaśnił w rozmowie z PAP Marek Marzec, rośliny z rodzaju Striga, tak jak ich odpowiedniki w świecie demonów, są równie piękne, co niebezpieczne. Swoimi wyspecjalizowanymi korzeniami-ssawkami (haustoriami) pobierają z korzeni rośliny żywicielskiej wodę, cukry i różnego rodzaju metabolity wtórne. W Afryce straty w uprawach spowodowane występowaniem strzygi liczone są w dziesiątkach miliardów dolarów.

    Od nazwy tego roślinnego pasożyta, a właściwie całej grupy roślinnych pasożytów - Striga sp. pochodzi nazwa substancji - hormonów prowokujących pasożyty do rozwoju. Hormony te to strigolaktony. Produkuje je każda roślina, a naukowcy szukają sposobu na to, by rośliny nie wytwarzały substancji, które ,,budzą do życia upiory". Innymi słowy - badacze roślin poszukują mutantów strigolaktonowych.

    Więcej na temat tych pasożytów w serwisie Nauka w Polsce w wywiadzie pt.: ,,Uczony na tropie ochrony przed roślinnymi demonami".

    Okazuje się, że poszukiwanie i identyfikacja mutantów strigolaktonowych jest ważne dla hodowli jęczmienia w Polsce. Udostępnienie polskim hodowcom tego zboża linii homozygotycznych z uszkodzeniami w genach biosyntezy i sygnalizacji strigolaktonów pozwoli na ich wykorzystanie w celu otrzymania nowych, ulepszonych odmian roślin uprawnych. Jak wyjaśnia Marek Marzec, homozygoty to rośliny niosące tą samą
    mutację w obu kopiach genów. Tylko takie linie mogą stanowić materiał wyjściowy do krzyżówek.

    ,,Opisane dotychczas u innych gatunków mutanty wykazują mniejszy wzrost względem odmian wyjściowych oraz większe rozkrzewienie pędu. Może się to przekładać na wyższe plony. Dodatkowo niektóre mutanty biosyntezy strigolaktonów wykazują zmniejszone możliwości pobudzania kiełkowania nasion parazytofitów. Co prawda w chwili obecnej rośliny pasożytnicze stanowią poważny problem w cieplejszym od naszego klimacie, niemniej ze względu na globalne ocieplenie szacuje się, że już wkrótce przedstawiciele Orobranche i Striga mogą zagrozić rodzimym uprawom" - ostrzega stypendysta FNP.  

    Pierwsze ciekawostki o strigolaktonach Marcin Marzec usłyszał w trakcie rozmowy z prof. zw. dr hab. Mirosławem Małuszyńskim. Prasa naukowa odkryła przed młodym badaczem intrygujący świat strigolaktonów. Dane literaturowe dotyczyły głównie dwóch ostatnich lat prowadzonych badań i opisywały nową grupę roślinnych regulatorów wzrostu i rozwoju, dlatego podjęta została próba przygotowania artykułu przeglądowego opisującego historię odkryć i znaczenie strigolaktonów u roślin. Manuskrypt ten został przesłany do Redakcji Postępów Biologii Komórki.

    ,,Gdy został ogłoszony konkurs Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach projektu Ventures pomysł na badania wydawał się oczywisty- poszukiwanie mutantów strigolaktonowych i identyfikacja genów kodujących białka zaangażowane w biosyntezę i sygnalizację tych hormonów" - mówi Marzec.

    Zaznacza, że ostateczny kształt projektu został ustalony podczas dyskusji z prof. zw. dr hab. Iwoną Szarejko, która zgodziła się na pełnienie funkcji opiekuna naukowego prowadzonych badań oraz z dr. Damianem Gruszką, biologiem molekularnym posiadającym doświadczenie w pracy ze zidentyfikowanymi przez niego mutantami brasinosteroidowymi jęczmienia. Dr Damian Gruszka zgodził się także wesprzeć projekt finansowany przez FNP w trakcie jego realizacji, jako jeden z wykonawców.

    ,,Ostatecznym celem naszych badań jest poznanie molekularnych podstaw biosyntezy i sygnalizacji strigolaktonów u jęczmienia przez identyfikację genów, których białka zaangażowane są w te procesy oraz wyprowadzenie homozygotycznych linii mutantów w zidentyfikowanych genach" - stwierdza Marzec.  

    Zapewnia, że homozygotyczne linie z mutacjami w genach kodujących białka zaangażowane w biosyntezę i sygnalizację strigolaktonów udostępnione zostaną wszystkim zainteresowanym Stacjom Hodowli Roślin w Polsce. Będą one mogły zostać wykorzystane jako materiał wyjściowy do wyprowadzenia ulepszonych odmian jęczmienia, poprzez wprowadzanie alleli z mutacjami do już istniejących odmian bądź wyprowadzenia nowych.

    Badacz przekonuje, że do tej pory nie są dostępne żadne dane odnośnie badań prowadzonych na jęczmieniu, które dotyczą strigolaktonów. Przyznaje, że kilka zespołów naukowych na świecie zajmuje się tą tematyką u innych gatunków roślin, a ich prace stanowią teoretyczne podstawy dla rodzimego projektu.

    Jak wylicza, laboratoria z Japonii i Chin pracują z mutantami strigolaktonowymi ryżu, grupa prof. Harro Bouwmeester`a z Holandii prowadzi badania dotyczące m.in. pomidora, kukurydzy czy rośliny modelowej Arabidopsis thaliana, natomiast zespół francuski zainteresowany jest głównie udziałem strigolaktonów w rozkrzewianiu pędu u grochu. Po otrzymaniu homozygotycznych linii z mutantów Marzec planuje nawiązanie współpracy z holenderską grupą profesora Bouwmeester`a przy realizacji kolejnych projektów badawczych dotyczących strigolaktonów i ich funkcji u jęczmienia.  

    PAP - Nauka w Polsce

    kol/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Strigolaktony − grupa regulatorów wzrostu i rozwoju roślin. Ta grupa związków to pochodne karotenoidów, zawierające labilne wiązanie estrowe. Wykazano, że strigolaktony wraz z cytokininami i auksynami wpływają na rozgałęzianie pędów roślin, pełnią więc funkcję fitohormonów. Wydzielane do gleby stymulują wzrost i rozgałęzienie strzępek abskularnych grzybów mikoryzowych oraz stymulują kiełkowanie nasion roślin pasożytniczych z rodzaju Striga i Orobanche. Allelopatia (z gr. – allelon (wzajemny) i pathos (cierpienie)) – szkodliwy lub korzystny wpływ substancji chemicznych wydzielanych przez rośliny lub grzyby danego gatunku lub pochodzących z rozkładu tych roślin. Allelopatia odnosi się głównie do substancji chemicznych wydzielanych do podłoża, które wpływają na wzrost innych organizmów w bezpośrednim otoczeniu, głównie roślin i bakterii. Substancje mogą pobudzać lub hamować kiełkowanie, a także wzrost i rozwój innych gatunków roślin żyjących w bliskim sąsiedztwie lub zajmujących bezpośrednio po nich to samo miejsce. Ssawki, haustoria – odgałęzienia pasożytniczego grzyba lub drobne korzenie boczne roślin pasożytniczych, wrastające w ciało organizmu żywicielskiego i pobierające z niego substancje pokarmowe. Ssawki pasożytów łodygowych przenikają przez warstwę korową i miękiszową łodygi żywiciela, a po dotarciu to tkanki przewodzącej następuje wykształcenie elementów przewodzących i połączanie systemów przewodzących żywiciela i pasożyta. Pasożyty korzeniowe łączą się ssawkami z systemem przewodzącym rośliny żywicielskiej po wrośnięciu w jej korzenie. Rozwój ssawek związany jest z odbieraniem sygnałów chemicznych od rośliny żywicielskiej oraz zmiany potencjału redoks. Stwierdzono, że rozwój haustoriów roślin pasożytniczych może być hamowany przez abskularne grzyby mikoryzowe.

    Kwitnienie, okres kwitnienia, okres dojrzałości – u roślin nasiennych okres, w którym dochodzi do wytworzenia kwiatów. Rośliny w początkowym okresie wzrostu nie są w stanie wytworzyć kwiatów. Czas ten określany jest jako okres młodociany lub juwenilny, a jego długość zależy od gatunku rośliny oraz warunków w jakich następuje jej wzrost. Niektóre rośliny mogą przejść w fazę generatywną już po kilku dniach wzrostu, inne mogą wytworzyć kwiaty dopiero po kilkudziesięciu latach rozwoju młodocianego. Niektóre rośliny wytwarzają kwiaty tylko raz w życiu. Są to rośliny monokarpiczne, które po kwitnieniu starzeją się i obumierają. Zalicza się do nich rośliny jednoroczne, niektóre dwuletnie oraz część roślin wieloletnich. Drugą grupę stanowią rośliny polikarpiczne, które po osiągnięciu dojrzałości kwitną wielokrotnie. Przechodzenie do fazy dojrzałości może zachodzić stopniowo w kolejnych pędach. Pierwsza zakwitają pędy położone najwyżej,a pędy w dolnych partiach rośliny dłużej pozostają w fazie młodocianej. Stopniowe przechodzenie części rośliny w fazę dojrzałości określa się jako zjawisko topofizy. Żółta karłowatość jęczmienia — wirusowa choroba zbóż oraz wielu innych roślin jednoliściennych. Objawy tej choroby zależą od gatunku wirusa i zaatakowanej rośliny. Może powodować duże straty plonu ziarna, rzędu kilkudziesięciu procent. Żółta karłowatość jęczmienia jest przenoszona przez mszyce

    Polityka naukowa definiowana jest jako działalność państwa oraz innych instytucji publicznych mająca na celu takie wpływanie na naukę, które w sposób optymalny przyczyni się do wzrostu gospodarczego i rozwoju społecznego przy jak najlepszym wykorzystaniu środków na badania naukowe. Często do szeroko rozumianej polityki naukowej zalicza się także politykę innowacyjną, której zadaniem jest wprowadzanie wyników badań naukowych, wynalazków i usprawnień do praktyki gospodarczej. Jest to jedna z najmłodszych dziedzin polityki gospodarczej, ukształtowała się dopiero w latach pięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Przełomową datą jest rok 1935, kiedy to wydano pracę J.D.Bernala pt. "The Social Function of Science"("Społeczna funkcja nauki"), ujmującą całościowo problemy nauki we współczesnym świecie. W 1967r. we Frascati(Włochy) odbyła się konferencja przedstawicieli krajów skupionych w OECD, w trakcie której wypracowano wiele zaleceń i definicji dotyczących polityki naukowej, będących podstawą obecnego rozwoju tej dziedziny. Dzięki ustaleniom z 1967r. w wielu krajach, także w krajach rozwijających się, utworzono organy decyzyjne a szczeblu rządowym odpowiedzialne za politykę naukową. Mikoryza – jest to występujące powszechnie zjawisko, polegające na współżyciu korzeni lub innych organów, a nawet nasion roślin naczyniowych z grzybami (dotyczy około 85% gatunków roślin wyższych z całego świata). Tego typu symbioza daje obu gatunkom wzajemne korzyści, polegające na obustronnej wymianie substancji odżywczych – rośliny mają lepszy dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych, ale także do substancji regulujących ich wzrost i rozwój, które produkuje grzyb, ten zaś korzysta z produktu fotosyntezy roślin – glukozy. Odkrycia mikoryzy dokonał w roku 1880 polski botanik, Franciszek Kamieński, który opisał ją w swojej pracy w 1881 roku.

    Sport (klon) - termin stosowany w sadownictwie i w hodowli roślin ozdobnych dla mutantów odmiany uprawnej różniących się pojedynczą cechą, często ważną z gospodarczego punktu widzenia, w stosunku do odmiany wyjściowej. Zmienność somaklonalna – wszelkie odchylenia od wyjściowego materiału genetycznego danej jednostki. W hodowli in vitro zmienność somaklonalna odnosi się do hodowli komórek roślinnych lub tkanek roślinnych, w których następują genotypowe lub często także fenotypowe zmiany w porównaniu do rośliny wyjściowej. Zjawisko to występuje często po różnicowaniu tkanki kalusa z komórek roślinnych. Podczas masowego rozmnażania kultur roślinnych, gdzie zależy nam na zachowaniu identycznej replikacji rośliny czyli wytwarzania klonów w hodowli in vitro, zmienność somaklonalna jest niepożądana.

    Środki ochrony roślin – substancje lub ich mieszaniny oraz żywe organizmy, przeznaczone do ochrony roślin uprawnych przed organizmami szkodliwymi, niszczenia niepożądanych roślin, regulowania wzrostu, rozwoju i innych procesów biologicznych w roślinach uprawnych (z wyjątkiem nawozów) oraz do poprawy właściwości lub skuteczności tych substancji (adiuwanty).

    Mikoryza – jest to występujące powszechnie zjawisko, polegające na współżyciu korzeni lub innych organów, a nawet nasion roślin naczyniowych z grzybami (dotyczy około 85% gatunków roślin wyższych z całego świata). Tego typu symbioza daje obu gatunkom wzajemne korzyści, polegające na obustronnej wymianie substancji odżywczych – rośliny mają lepszy dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych (grzyb stanowi "przedłużenie" systemu korzeniowego rośliny), ale także do substancji produkowanych przez grzyby, a regulujących wzrost i rozwój roślin. Z kolei grzyb korzysta z produktu fotosyntezy roślin – glukozy.

    Kiełki – rośliny we wczesnej fazie wzrostu, nie przekształcone w siewki. Kiełki otrzymywane z nasion niektórych gatunków roślin (między innymi warzyw, zbóż i ziół) są wykorzystywane jako produkt spożywczy. Ze względu na duże ilości łatwo przyswajalnych składników odżywczych, wytwarzanych podczas procesu kiełkowania (między innymi białek, tłuszczów, witamin i związków mineralnych), są cennym elementem diety. Zawartość tych składników jest większa niż w porównywalnej masie w pełni wykształconych części jadalnych odpowiednich roślin. Kiełki są dostępne przez cały rok.

    Dodano: 23.09.2011. 10:53  


    Najnowsze