Plantatorzy, Plantacje

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.

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.

Źródło: PAP – Nauka w Polsce, www.naukawpolsce.pap.pl