{"id":109843,"date":"2018-04-25T15:29:21","date_gmt":"2018-04-25T14:29:21","guid":{"rendered":"https:\/\/us.edu.pl\/jak-genetycznie-zaprogramowac-rosline-rozmowa-z-dr-katarzyna-nowak-z-wbios\/"},"modified":"2019-11-05T11:17:48","modified_gmt":"2019-11-05T10:17:48","slug":"jak-genetycznie-zaprogramowac-rosline-rozmowa-z-dr-katarzyna-nowak-z-wbios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/jak-genetycznie-zaprogramowac-rosline-rozmowa-z-dr-katarzyna-nowak-z-wbios\/","title":{"rendered":"Jak genetycznie zaprogramowa\u0107 ro\u015blin\u0119? Rozmowa z dr Katarzyn\u0105 Nowak z WBiO\u015a"},"content":{"rendered":"

Laureaci<\/a><\/p>\n

Ju\u017c jedna kom\u00f3rka ro\u015blinna wystarczy, aby m\u00f3g\u0142 powsta\u0107 nowy organizm. Podczas embriogenezy kom\u00f3rka dzieli si\u0119 i podlega procesom r\u00f3\u017cnicowania. Tak powstaje zarodek, z kt\u00f3rego rozwin\u0105 si\u0119 wszystkie ro\u015blinne tkanki i organy. W warunkach laboratoryjnych zarodki te mog\u0105 by\u0107 otrzymywane nie tylko z pomini\u0119ciem fazy zap\u0142odnienia, lecz r\u00f3wnie\u017c z praktycznie ka\u017cdej tkanki somatycznej \u2013 z fragmentu li\u015bcia, korzenia czy \u0142odygi. Oznacza to, \u017ce dana kom\u00f3rka ro\u015blinna ulega przeprogramowaniu i, zamiast pe\u0142ni\u0107 pierwotn\u0105 funkcj\u0119, bierze udzia\u0142 w rozmna\u017caniu ro\u015bliny. T\u0119 niezwyk\u0142\u0105 plastyczno\u015b\u0107 kom\u00f3rek bada dr Katarzyna Nowak<\/a>, genetyk z Wydzia\u0142u Biologii i Ochrony \u015arodowiska<\/a> Uniwersytetu \u015al\u0105skiego.<\/p>\n

\n

\"Dr
\nDr Katarzyna Nowak jest laureatk\u0105 XII edycji stypendi\u00f3w
\nprzyznawanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy\u017cszego
\nm\u0142odym, wybitnym naukowcom
\nFot. Julia Agnieszka Szymala
\n <\/p>\n

Embriogeneza somatyczna jest procesem, w wyniku kt\u00f3rego dochodzi do rozwoju zarodka ro\u015bliny z dowolnej kom\u00f3rki ro\u015blinnej nie b\u0119d\u0105cej jednostk\u0105 generatywn\u0105. Oznacza to, \u017ce samoodtwarzanie materii organicznej mo\u017ce nast\u0105pi\u0107 bez fazy zap\u0142odnienia (rozmna\u017canie wegetatywne) z fragmentu korzenia czy \u0142odygi. Jak wyja\u015bnia dr Katarzyna Nowak z WBiO\u015a, tego typu procesy zachodz\u0105 w warunkach naturalnych, np. u \u017cywor\u00f3dki, u kt\u00f3rej nowe osobniki gatunku powstaj\u0105\u2026 na brzegach li\u015bci. Naukowcy opracowuj\u0105 metody rozmna\u017cania ro\u015blin w warunkach laboratoryjnych, aby, docelowo, m\u00f3c uzyska\u0107 bardziej liczebne i wytrzyma\u0142e na czynniki stresogenne plony ro\u015blin u\u017cytkowych.<\/p>\n

\"\u017bywor\u00f3dka\"<\/p>\n

 <\/p>\n

\u017bywor\u00f3dka jest gatunkiem ro\u015blinnym rozmna\u017caj\u0105cym si\u0119 wegetatywnie. Nowe osobniki powstaj\u0105 na brzegach li\u015bci
\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a<\/p>\n

 <\/p>\n

Aby osi\u0105gn\u0105\u0107 ten cel, genetycy musz\u0105 najpierw pozna\u0107 dok\u0142adnie mechanizmy zachodz\u0105ce na poziomie regulacji ekspresji gen\u00f3w i wp\u0142ywu r\u00f3\u017cnych czynnik\u00f3w na przebieg proces\u00f3w rozmna\u017cania. Tego typu badania od lat prowadzone s\u0105 tak\u017ce w Katedrze Genetyki Uniwersytetu \u015al\u0105skiego. Przedmiotem zainteresowa\u0144 dr Katarzyny Nowak jest opis przebiegu embriogenezy somatycznej na poziomie genetycznym u trawy Arabidopsis<\/em> \u2013 modelowego gatunku ro\u015blinnego wybranego m.in. ze wzgl\u0119du na mo\u017cliwo\u015b\u0107 \u0142atwego prowadzenia transformacji genetycznych.<\/p>\n

\n

\u2013 Fascynuje mnie plastyczno\u015b\u0107 kom\u00f3rek ro\u015blinnych polegaj\u0105ca na zdolno\u015bci do genetycznego przeprogramowania ich funkcji. Wyobra\u017amy sobie, \u017ce pod wp\u0142ywem pewnych czynnik\u00f3w pojedyncza kom\u00f3rka pe\u0142ni\u0105ca rol\u0119 np. okrywaj\u0105c\u0105 zaczyna si\u0119 dzieli\u0107, a nast\u0119pnie r\u00f3\u017cnicowa\u0107, w wyniku czego powstaje zarodek, a z niego \u2013 nowy ro\u015blinny organizm \u2013 m\u00f3wi genetyk.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Zadaniem biolog jest sprawdzenie, jakie czynniki powoduj\u0105 tego typu genetyczne przeprogramowanie i pr\u00f3ba ich odtworzenia z zastosowaniem r\u00f3\u017cnych narz\u0119dzi w warunkach laboratoryjnych.<\/p>\n

\"Somatyczne<\/p>\n

 <\/p>\n

Somatyczne zarodki zregenerowane z niedojrza\u0142ego zarodka zygotycznego Arabidopsis thaliana<\/em>.
\nFot. dr Katarzyna Nowak<\/p>\n

 <\/p>\n

Tego typu badania s\u0105 mo\u017cliwe dzi\u0119ki por\u00f3wnywaniu rozwoju wybranej ro\u015bliny z wykorzystaniem naturalnie wyst\u0119puj\u0105cego genotypu oraz w tzw. liniach transgenicznych. \u2013 Badaj\u0105c funkcje poszczeg\u00f3lnych gen\u00f3w wybranego ro\u015blinnego gatunku, dokonuj\u0119 ich modyfikacji. Tworzymy najpierw ro\u015bliny, w kt\u00f3rych ekspresja interesuj\u0105cego mnie genu zostaje wyciszona lub wzmocniona, a nast\u0119pnie obserwuj\u0119, w jaki spos\u00f3b zmienia si\u0119 rozw\u00f3j ro\u015bliny w konkretnej linii transgenicznej. Na tej podstawie wnioskuj\u0119, jakie funkcje mo\u017ce pe\u0142ni\u0107 wybrany gen \u2013 wyja\u015bnia biolog. W analizach wykorzystywane s\u0105 tak\u017ce linie z tzw. genami reporterowymi pozwalaj\u0105ce monitorowa\u0107, w kt\u00f3rym momencie cyklu rozwojowego ro\u015bliny uaktywnia si\u0119 opisywany gen.<\/p>\n

\"Siewka<\/p>\n

 <\/p>\n

Siewka linii transgenicznej z indukowan\u0105 nadekspresj\u0105 genu LEC2<\/em> produkuj\u0105ca zarodki somatyczne
\nFot. dr Katarzyna Nowak<\/p>\n

 <\/p>\n

Prowadzenie genetycznych bada\u0144 procesu embriogenezy somatycznej zaczyna si\u0119 od przygotowania odpowiedniego materia\u0142u, czyli eksplantantu, kt\u00f3ry zostanie wprowadzony do kultury in vitro<\/em>. Mo\u017ce to by\u0107 fragment li\u015bcia, korzenia czy \u0142odygi, przy czym w przypadku Arabidopsis<\/em>, jak wyja\u015bnia naukowiec, najbardziej efektywnym materia\u0142em s\u0105 niedojrza\u0142e zarodki zygotyczne w tzw. stadium zgi\u0119tych li\u015bceni, poniewa\u017c charakteryzuj\u0105 si\u0119 niemal stuprocentowym rozwojem zarodk\u00f3w somatycznych. Aby uzyska\u0107 tak wysok\u0105 efektywno\u015b\u0107, potrzebna jest jeszcze sztuczna auksyna w odpowiednim st\u0119\u017ceniu dzia\u0142aj\u0105ca jak ro\u015blinny hormon i zarazem silny stresor. \u2013 Zastosowanie niedojrza\u0142ych zarodk\u00f3w zygotycznych wraz z tym zwi\u0105zkiem chemicznym sprawia, \u017ce ka\u017cdy zarodek wy\u0142o\u017cony na po\u017cywk\u0119 tworzy od 5 do 10, z kt\u00f3rych powsta\u0107 mo\u017ce nowa ro\u015blina \u2013 t\u0142umaczy dr Katarzyna Nowak. \u2013 W prowadzonych przez nas badaniach najwa\u017cniejsze jest zachowanie balansu pomi\u0119dzy wszystkimi czynnikami maj\u0105cymi wp\u0142yw na rozw\u00f3j ro\u015bliny w warunkach laboratoryjnych \u2013 dodaje.<\/p>\n

\"Zarodki<\/p>\n

 <\/p>\n

Zarodki somatyczne z zaznaczonym biegunem p\u0119dowym i korzeniowym (linia reporterowa DR5:GUS)
\nFot. dr Katarzyna Nowak<\/p>\n

 <\/p>\n

Badaj\u0105c funkcj\u0119 danego genu, naukowcy rozpoczynaj\u0105 analizy z u\u017cyciem standardowej po\u017cywki. Nast\u0119pnie wprowadzaj\u0105 nasiona z linii transgenicznych ze zmodyfikowanym genem i obserwuj\u0105 zachodz\u0105ce zmiany, w tym efektywno\u015b\u0107 i produktywno\u015b\u0107, czyli liczb\u0119 wytworzonych zarodk\u00f3w somatycznych przez eksplantanty i por\u00f3wnuj\u0105 je z genotypem kontrolnym. Je\u015bli widoczna jest r\u00f3\u017cnica obu parametr\u00f3w, w\u00f3wczas mo\u017cna wnioskowa\u0107, \u017ce ten gen ma znaczenie dla embriogenezy somatycznej.<\/p>\n

\"Eksplantaty<\/p>\n

 <\/p>\n

Eksplantaty w 10. dniu indukcji embriogenicznej u linii transgenicznej pLEC2::GFP po traktowaniu w ClearSee
\nFot. dr Anna W\u00f3jcik<\/p>\n

 <\/p>\n

\u2013 To dopiero pocz\u0105tek bada\u0144, wiele gen\u00f3w wp\u0142ywa na zmian\u0119 ilo\u015bci r\u00f3\u017cnych hormon\u00f3w ro\u015blinnych pe\u0142ni\u0105cych okre\u015blone funkcje w organizmie. Zmiana tych hormon\u00f3w mo\u017ce z kolei wp\u0142ywa\u0107 na dzia\u0142anie innych gen\u00f3w, st\u0105d dok\u0142adne rozpracowanie maszynerii transkrypcyjnej jest niezwykle skomplikowane \u2013 m\u00f3wi biolog. Jak dodaje, chocia\u017c modyfikacje genetyczne prowadzone w Katedrze Genetyki U\u015a s\u0142u\u017c\u0105 przede wszystkim poznaniu mechanizm\u00f3w genetycznych determinuj\u0105cych plastyczno\u015b\u0107 kom\u00f3rek ro\u015blinnych, w przysz\u0142o\u015bci mog\u0105 przyczyni\u0107 si\u0119 do tworzenia efektywniejszych odmian ro\u015blin u\u017cytkowych, np. j\u0119czmienia, ry\u017cu, papryki, winoro\u015bli czy tytoniu.<\/p>\n

mk<\/em><\/a><\/p>\n

\n

Dr Katarzyna Nowak<\/strong> \u2013 adiunkt w Katedrze Genetyki Wydzia\u0142u Biologii i Ochrony \u015arodowiska Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w Katowicach. Genetyk zainteresowany mechanizmami genetycznymi determinuj\u0105cymi plastyczno\u015b\u0107 rozwojow\u0105 kom\u00f3rek ro\u015blinnych ze szczeg\u00f3lnym uwzgl\u0119dnieniem tranzycji embriogenicznej kom\u00f3rek somatycznych. Podczas 7 lat pracy naukowej opublikowa\u0142a 8 artyku\u0142\u00f3w naukowych z zakresu genomiki funkcjonalnej ro\u015blin, by\u0142a wsp\u00f3\u0142autork\u0105 8 doniesie\u0144 konferencyjnych oraz kierownikiem grantu Preludium 1 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki, a tak\u017ce kilkukrotnie uczestnikiem programu pn. \u201eGranty Rektora Uniwersytetu \u015al\u0105skiego\u201d dla najlepszych student\u00f3w. Ponadto pe\u0142ni\u0142a funkcj\u0119 jednego z g\u0142\u00f3wnych wykonawc\u00f3w 3 grant\u00f3w finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy\u017cszego oraz NCN. W 2015 jej praca doktorska zosta\u0142a wyr\u00f3\u017cniona nagrod\u0105 Rektora U\u015a dla najlepszej pracy doktorskiej.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Laureaci<\/a><\/p>\n

[…]<\/p>\n

Read More…<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_expiration-date-status":"","_expiration-date":0,"_expiration-date-type":"","_expiration-date-categories":[],"_expiration-date-options":[]},"categories":[24],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/109843"}],"collection":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=109843"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/109843\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=109843"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=109843"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=109843"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}