W Katedrze Genetyki Uniwersytetu Śląskiego prowadzone są poszukiwania form jęczmienia bardziej tolerancyjnych na długotrwałe niedobory wody. Tematykę tę podejmuje dr Agata Daszkowska-Golec, która analizuje mechanizmy działania dwóch genów: CBP20 oraz ERA1 w odpowiedzi wybranych roślin na stres suszy. Obiecujące wyniki dotychczasowych badań pozwoliły rozpocząć etap wysiewu nowych form jęczmienia i prowadzenia obserwacji w warunkach naturalnych m.in. dzięki współpracy ze stacją hodowlaną Danko.
Jęczmień, który zajmuje czwarte miejsce w Polsce pod względem areału upraw, ma szerokie zastosowanie. Wykorzystywany jest przede wszystkim na cele paszowe oraz w przemyśle spożywczym – do produkcji słodu, płatków, kasz lub kiełków. W związku z jego ogromnym znaczeniem w rolnictwie i przemyśle naukowcy we współpracy z hodowcami poszukują nowych, lepszych odmian tego zboża, charakteryzujących się nie tylko dobrą plennością, lecz również wysoką odpornością na działanie różnych czynników stresowych, takich jak susza, szkodniki roślin, zalanie czy przymrozki.
Dr Agata Daszkowska-Golec jest laureatką stypendium
przyznawanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
młodym, wybitnym naukowcom
fot. Julia Agnieszka Szymala
Dr Agata Daszkowska-Golec prowadzi badania interesujących mechanizmów obronnych przed stresem suszy u jęczmienia i rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana) na podstawie analizy ich kodu genetycznego. – Zajmuję się identyfikacją genów związanych z odpowiedzią roślin na długotrwałe niedobory wody oraz sprawdzam, w jaki sposób mutacje owych genów przyczyniają się do poprawy tolerancji na suszę w porównaniu do form wyjściowych – mówi biolog. – To niezwykle skomplikowany mechanizm – dodaje.
Efektem trwających kilka lat badań jest opis dwóch form jęczmienia niosących mutację genów odpowiednio: CPB20 (Cap-Binding Protein 20) oraz ERA1 (Enhanced Reponse to ABA1). Obie formy wykazują lepszą tolerancję roślin na stres suszy. – Naszym zadaniem jest możliwie jak najbardziej dokładne opisanie wpływu genów o zmienionej ekspresji na działanie innych odcinków DNA rośliny oraz określenie tego, co tak naprawdę regulują wybrane przez nas geny – wyjaśnia naukowiec.
Jednym z etapów badań jest proces izolacji DNA z komórki roślinnej
fot. dr Agata Daszkowska-Golec
Satysfakcjonujące wyniki obserwacji pozwoliły nawiązać współpracę ze stacją hodowlaną Danko, jednym z liderów na rynku nasiennym w Polsce. W tym roku rozpoczęliśmy kilkuletnie doświadczenie w warunkach naturalnych, gdzie wysiane zostały obie formy jęczmienia z mutacją genów CPB20 oraz ERA1, a także forma wyjściowa Sebastian. – Korzystamy z pól zlokalizowanych w Wielkopolsce, gdzie warunki suszy istnieją realnie. Testujemy je w naturalnym środowisku, sprawdzamy nie tylko ich tolerancję na suszę, lecz również plenność, średnią wysokość roślin oraz wartość nasion rozumianą jako ilość substancji odżywczych ziaren – tłumaczy dr Agata Daszkowska-Golec.
Rośliny jęczmienia jarego
fot. dr Agata Daszkowska-Golec
Działania te będą prowadzone przez kilka kolejnych lat, aby naukowcy mogli mieć pewność, że otrzymane wyniki nie są efektem przypadku lub szczególnych warunków klimatycznych występujących w danym roku kalendarzowym. Badania genetyczne prowadzone na roślinach uprawnych wymagają wielu lat analiz, zanim na rynek rolno-przemysłowy zostanie wprowadzona nowa odmiana. Ponadto jeśli wyniki otrzymane w środowisku naturalnym będą obiecujące, uzyskane formy jęczmienia zostaną wprowadzone do programów krzyżówkowych z tak zwanymi elitarnymi odmianami, polecanymi przez hodowców, wysokoplonującymi i odpornymi na działania na przykład różnych patogenów zbóż. – Dzięki krzyżówkom chcielibyśmy uzyskać w przyszłości jeszcze lepszą odmianę jęczmienia, posiadającą wszystkie wymienione powyżej zalety oraz dodatkowo „wzbogaconą” wyższą tolerancją na stres suszy – mówi genetyk z Uniwersytetu Śląskiego.
Jak dodaje, wyniki prowadzonych badań wzbudziły duże zainteresowanie wśród naukowców na całym świecie. Z jednej strony mutanty jęczmienia okazują się niezwykle wartościowym narzędziem do analizowania funkcji poszczególnych genów, z drugiej – należy pamiętać o tym, że techniki inżynierii genetycznej są skomplikowane w odniesieniu do tej rośliny uprawnej. Doświadczenie genetyków z Uniwersytetu Śląskiego przekładające się na wysoko punktowane publikacje naukowe zwraca uwagę środowiska badaczy z różnych ośrodków naukowych. – Od momentu udostępnienia artykułów naukowych otrzymujemy prośby o wygenerowanie mutacji w konkretnym genie. Pojawiła się też możliwość rozszerzenia obecnych i rozpoczęcia kolejnych badań w międzynarodowych zespołach badawczych zajmujących się tematem badania tolerancji roślin na różne czynniki stresowe. Udział w takich projektach będzie dla mnie kolejnym cennym doświadczeniem, ale także niezwykle ekscytującym wyzwaniem naukowym – podsumowuje laureatka stypendium.