{"id":110181,"date":"2017-08-31T10:36:30","date_gmt":"2017-08-31T09:36:30","guid":{"rendered":"https:\/\/us.edu.pl\/badania-genetyczne-nad-tolerancja-jeczmienia-na-susze\/"},"modified":"2019-11-05T11:18:21","modified_gmt":"2019-11-05T10:18:21","slug":"badania-genetyczne-nad-tolerancja-jeczmienia-na-susze","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/badania-genetyczne-nad-tolerancja-jeczmienia-na-susze\/","title":{"rendered":"Badania genetyczne nad tolerancj\u0105 j\u0119czmienia na susz\u0119"},"content":{"rendered":"

Naukowcy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego uzyskali form\u0119 j\u0119czmienia cechuj\u0105c\u0105 si\u0119 interesuj\u0105cymi mechanizmami obronnymi przed stresem suszy. Pierwszy etap bada\u0144 prowadzony by\u0142 w ramach projektu naukowego POLAPGEN [1] realizowanego wsp\u00f3lnie przez konsorcjum o\u015brodk\u00f3w naukowych w Polsce. Zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w z Katedry Genetyki U\u015a pod kierunkiem prof. zw. dr hab. Iwony Szarejko<\/a> wykonywa\u0142 szerokie spektrum analiz, kt\u00f3re w pierwszym rz\u0119dzie mia\u0142y na celu identyfikacj\u0119 gen\u00f3w zwi\u0105zanych z odpowiedzi\u0105 na stres suszy j\u0119czmienia, a nast\u0119pnie \u2013 identyfikacj\u0119 mutacji w tych genach, kt\u00f3re mog\u0142yby prze\u0142o\u017cy\u0107 si\u0119 na zmian\u0119 odpowiedzi na stres wzgl\u0119dem formy wyj\u015bciowej. Ko\u0144cowa faza projektu w ramach realizowanych zada\u0144 badawczych przez pracownik\u00f3w U\u015a przynios\u0142a wymierne efekty w postaci kilku scharakteryzowanych form j\u0119czmienia wykazuj\u0105cych lepsz\u0105 odpowied\u017a na susz\u0119 ni\u017c ich forma wyj\u015bciowa.<\/p>\n

To w\u0142a\u015bnie jeden z mutant\u00f3w \u2013 forma nios\u0105ca zmian\u0119 w genie HvCBP20<\/em> \u2013 sta\u0142a si\u0119 obiektem szczeg\u00f3\u0142owych bada\u0144 w  ramach projektu SONATA finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki i kierowanego przez dr Agat\u0119 Daszkowsk\u0105-Golec<\/a> z Katedry Genetyki U\u015a. Projekt dotyczy analizy mechanizmu dzia\u0142ania genu CBP20 (Cap Binding Complex 20<\/em>) w odpowiedzi Arabidopsis<\/em> i j\u0119czmienia na stres suszy.<\/p>\n

O tym, czym r\u00f3\u017cni si\u0119 nowa forma j\u0119czmienia od wyj\u015bciowej, jakie mechanizmy wykorzystuje przy niedoborach wody oraz czy zostanie wprowadzona na rynek rolno-przemys\u0142owy, opowiada kierownik projektu dr Agata Daszkowska-Golec.
\n <\/p>\n

\"Dr
\nDr Agata Daszkowska-Golec z Katedry Genetyki U\u015a
\nFot. Archiwum dr Agaty Daszkowskiej-Golec
\n <\/p>\n

\u2013 J\u0119czmie\u0144 stosowany jest przede wszystkim jako pasza, wykorzystuje si\u0119 go r\u00f3wnie\u017c w przemy\u015ble browarniczym oraz do produkcji kasz. Co wi\u0119cej, zajmuje czwarte miejsce w Polsce i na \u015bwiecie pod wzgl\u0119dem area\u0142u upraw, dlatego szukanie nowych form hodowlanych, kt\u00f3re lepiej reagowa\u0107 b\u0119d\u0105 na r\u00f3\u017cne czynniki stresowe, jest nie tylko naukowo interesuj\u0105ce, lecz tak\u017ce ma ogromne znaczenie ekonomiczne \u2013 m\u00f3wi dr Agata Daszkowska-Golec.<\/p>\n

W wyniku mutagenezy chemicznej przeprowadzonej na potrzeby bada\u0144 uzyskano liczn\u0105 populacj\u0119 Hor<\/em>TILLUS (Hordeum vulgare<\/em> TILLING platform of University of Silesia in Katowice), kt\u00f3ra sk\u0142ada si\u0119 z oko\u0142o 10 000 osobnik\u00f3w j\u0119czmienia jarego. Ka\u017cdy z nich charakteryzowa\u0142 si\u0119 przypadkowymi zmianami w kodzie genetycznym dowolnego genu. Analizuj\u0105c otrzyman\u0105 populacj\u0119 mutant\u00f3w, naukowcy w ramach projektu POLAPGEN szukali mutacji w obr\u0119bie gen\u00f3w zwi\u0105zanych z odpowiedzi\u0105 ro\u015bliny na stres suszy. W efekcie wst\u0119pnie rozpoznane i opisane zosta\u0142y geny odpowiedzialne za reakcj\u0119 obronn\u0105 j\u0119czmienia na niedobory wody. \u2013 Najpierw zatem identyfikowali\u015bmy wybrane geny, nast\u0119pnie, w oparciu o ich sekwencje, badali\u015bmy populacj\u0119 Hor<\/em>TILLUS pod k\u0105tem wyst\u0119powania zmiany nukleotyd\u00f3w w tym konkretnym genie \u2013 m\u00f3wi naukowiec z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego.
\n <\/p>\n

\"J\u0119czmie\u0144
\nJ\u0119czmie\u0144 z populacji Hor<\/em>TILLUS w szklarni Wydzia\u0142u Biologii i Ochrony \u015arodowiska U\u015a
\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a
\n <\/p>\n

W kontek\u015bcie prowadzonych bada\u0144 istotny by\u0142 r\u00f3wnie\u017c opis funkcji zidentyfikowanych i wybranych do analizy gen\u00f3w. \u2013 Wyobra\u017amy sobie trybiki w mechanizmie zegarka. Kiedy jeden z element\u00f3w przestaje dzia\u0142a\u0107 lub pracuje inaczej, w\u00f3wczas zmienia si\u0119 funkcjonowanie ca\u0142ego mechanizmu. Podobne procesy obserwujemy w przypadku mutacji w kodzie genetycznym. Wy\u0142\u0105czenie lub zmodyfikowanie danego genu mo\u017ce skutkowa\u0107 zmian\u0105 w sposobie funkcjonowania organizmu \u017cywego \u2013 w jego fenotypie, a na poziomie molekularnym mo\u017ce objawia\u0107 si\u0119 zmienion\u0105 ekspresj\u0105 genu oraz zwi\u0105zanymi z ni\u0105 zmianami w ca\u0142ej sieci sygna\u0142owej kom\u00f3rki. My postanowili\u015bmy zanalizowa\u0107 funkcje gen\u00f3w bior\u0105cych udzia\u0142 w reakcji j\u0119czmienia na stres suszy \u2013 wyja\u015bnia genetyk.<\/p>\n

G\u0142\u00f3wnym przedmiotem zainteresowa\u0144 dr Agaty Daszkowskiej-Golec sta\u0142y si\u0119 geny koduj\u0105ce negatywne regulatory kwasu abscysynowego. \u2013 Jest to ro\u015blinny hormon stresu uczestnicz\u0105cy m.in. w reakcji ro\u015bliny na odwodnienie, hamuj\u0105cy jej pewne funkcje \u017cyciowe, takie jak kie\u0142kowanie czy wzrost oraz przyczyniaj\u0105cy si\u0119 do starzenia si\u0119 tkanek, obumierania owoc\u00f3w czy li\u015bci. Gdy ro\u015blina \u201ewyczuwa\u201d, \u017ce ilo\u015b\u0107 wody w pod\u0142o\u017cu zaczyna by\u0107 niewystarczaj\u0105ca, dochodzi do syntezy kwasu abscysynowego, w wyniku czego uruchamiane s\u0105 r\u00f3\u017cne mechanizmy obronne ro\u015bliny \u2013 t\u0142umaczy naukowiec. Niekt\u00f3re organizmy dojrzewaj\u0105 w przyspieszonym tempie, aby zd\u0105\u017cy\u0107 wyda\u0107 potomstwo. Inne pr\u00f3buj\u0105 zatrzyma\u0107 jak najd\u0142u\u017cej wod\u0119, aby przetrwa\u0107 niesprzyjaj\u0105cy dla nich okres. W tym celu zamykaj\u0105 aparaty szparkowe zlokalizowane w li\u015bciach, zapobiegaj\u0105c tym samym parowaniu wody. Niestety w wyniku tego dzia\u0142ania ustaje r\u00f3wnie\u017c wymiana gazowa mi\u0119dzy organizmem ro\u015blinnym a \u015brodowiskiem zewn\u0119trznym, w konsekwencji czego proces fotosyntezy nie zachodzi efektywnie i wraz z up\u0142ywem czasu ro\u015blina obumiera.<\/p>\n

Genetycy pr\u00f3bowali znale\u017a\u0107 zatem mutacj\u0119 pozwalaj\u0105c\u0105 badanemu organizmowi jak najd\u0142u\u017cej funkcjonowa\u0107 w warunkach suszy. Odpowiedzi\u0105 na te poszukiwania okaza\u0142a si\u0119 forma j\u0119czmienia nios\u0105ca mutacj\u0119 genu CBP20<\/em>, kt\u00f3r\u0105 dr Daszkowska-Golec bada, realizuj\u0105c kierowany przez siebie projekt. Jak wyja\u015bnia, forma ta wykszta\u0142ci\u0142a niezwykle ciekawe mechanizmy obronne przed stresem suszy. Przede wszystkim zdecydowanie szybciej reaguje na zmian\u0119 warunk\u00f3w nawodnienia gleby i utrzymuje 30% wi\u0119cej wody w li\u015bciach ni\u017c forma wyj\u015bciowa. Charakteryzuje si\u0119 ponadto zmianami na poziomie morfologicznym w postaci wi\u0119kszej liczby zlokalizowanych na li\u015bciach aparat\u00f3w szparkowych, kt\u00f3re s\u0105 jednocze\u015bnie kr\u00f3tsze i szersze \u2013 w konsekwencji mo\u017ce zachowa\u0107 zdolno\u015b\u0107 prowadzenia wymiany gazowej przy zw\u0119\u017ceniu tych aparat\u00f3w na wypadek suszy. W odpowiedzi na deficyt wody szybciej zwija li\u015bcie, co dodatkowo chroni j\u0105 przed utrat\u0105 nadmiernej ilo\u015bci wody. Cechuje j\u0105 ponadto p\u00f3\u0142kar\u0142owo\u015b\u0107, a wi\u0119c ni\u017cszy wzrost.<\/p>\n

\u2013 Obecnie pr\u00f3bujemy odkry\u0107 mechanizmy dzia\u0142ania genu CBP20<\/em> w kaskadzie odpowiedzi na stres suszy zar\u00f3wno u j\u0119czmienia, jak i rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana<\/em>), m.in. z wykorzystaniem technik wysokoprzepustowego sekwencjonowania nast\u0119pnej generacji (NGS). Co niezwykle ciekawe w zagadce dotycz\u0105cej CBP20<\/em>, to jego konserwowanie sekwencji \u2013 czyli wysokie podobie\u0144stwo na poziomie DNA, ale tak\u017ce bia\u0142ka pomi\u0119dzy takimi organizmami, jak dro\u017cd\u017ce, cz\u0142owiek czy ro\u015bliny! Wiemy, \u017ce CBP20<\/em> w kompleksie z drugim bia\u0142kiem CBP80<\/em> bierze udzia\u0142 w bardzo podstawowych procesach kom\u00f3rki zwi\u0105zanych z metabolizmem RNA. Jak zatem dzia\u0142a w odpowiedzi na stres? Co si\u0119 zmienia w regulacji? Chcemy dowiedzie\u0107 si\u0119 m.in., w jaki spos\u00f3b geny o zmienionej ekspresji u mutanta wchodz\u0105 w interakcje z innymi genami i co tak naprawd\u0119 jest regulowane przez CBP20<\/em>. Tak jak wspomina\u0142am ju\u017c wcze\u015bniej, je\u015bli ingerujemy w jeden z nich \u2013 tu mutacja w genie CBP20<\/em> l \u2013 zazwyczaj efekty obserwowa\u0107 mo\u017cna w ca\u0142ej sieci sygna\u0142owej. Dodatkowo fakt, \u017ce jednocze\u015bnie prowadzimy badania na gatunku uprawnym \u2013 j\u0119czmieniu oraz gatunku modelowym dla ro\u015blin dwuli\u015bciennych \u2013 rzodkiewniku, umo\u017cliwia nam okre\u015blenie tych element\u00f3w szlaku odpowiedzi na stres, kt\u00f3re s\u0105 uniwersalne w kr\u00f3lestwie ro\u015blin. To z kolei pozwala mie\u0107 nadziej\u0119 na uzyskanie wiedzy mo\u017cliwej do zastosowania w przypadku innych gatunk\u00f3w ro\u015blin. W obliczu zagro\u017cenia stresem suszy b\u0119dzie to zatem istotna wiedza \u2013 komentuje dr Agata Daszkowska-Golec.<\/p>\n

Naukowcy planuj\u0105 nawi\u0105zanie wsp\u00f3\u0142pracy z hodowcami, by w porozumieniu z nimi, korzystaj\u0105c z ich wiedzy i do\u015bwiadczenia, mogli prowadzi\u0107 do\u015bwiadczenia polowe maj\u0105ce na celu okre\u015blenie plonu i cech morfologicznych formy nios\u0105cej mutacj\u0119 w genie CBP20<\/em> w warunkach naturalnych. Nast\u0119pnie rozpocznie si\u0119 faza d\u0142ugoletnich eksperyment\u00f3w, kt\u00f3re pozwol\u0105 obserwowa\u0107 efekty realizowanych bada\u0144 w praktyce. Wprowadzanie nowej odmiany j\u0119czmienia do hodowli mo\u017ce potrwa\u0107 nawet 10 lat. Dopiero wtedy \u2013 przy pozytywnych wynikach eksperymentu \u2013 uzyskana forma j\u0119czmienia mo\u017ce by\u0107 dost\u0119pna na rynku rolno-przemys\u0142owym.<\/p>\n

\u2013 Na koniec chcia\u0142abym jeszcze podkre\u015bli\u0107, \u017ce nie m\u00f3wimy tutaj o generowaniu ro\u015blinno\u015bci transgenicznej. Nie wprowadzamy bowiem gen\u00f3w pochodz\u0105cych z innych gatunk\u00f3w ro\u015blin, badamy jedynie zmieniony genotyp w obr\u0119bie jednego gatunku, jakim jest w naszym przypadku j\u0119czmie\u0144 \u2013 wyja\u015bnia dr Daszkowska-Golec. \u2013 R\u00f3wnie\u017c gro\u017anie brzmi\u0105ca mutageneza, w wyniku kt\u00f3rej otrzymali\u015bmy populacj\u0119 mutant\u00f3w j\u0119czmienia na potrzeby bada\u0144, jest konwencjonaln\u0105 metod\u0105 uzyskiwania nowych odmian ro\u015blin [2] \u2013 podsumowuje genetyk z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego.<\/p>\n

\u2013 Warto r\u00f3wnie\u017c podkre\u015bli\u0107, \u017ce obecnie w Katedrze Genetyki prowadzimy bardzo zaawansowane analizy zwi\u0105zane z kolejnymi formami j\u0119czmienia o podniesionej tolerancji na stres suszy, kt\u00f3re mamy nadziej\u0119 niebawem opublikowa\u0107 \u2013 dodaje.<\/p>\n

Zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w pracuj\u0105cych nad rozwik\u0142aniem zagadki roli CBP20<\/em> u j\u0119czmienia i Arabidopsis w warunkach stresu suszy w ramach grantu SONATA finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki tworz\u0105: kierownik Katedry Genetyki U\u015a prof. zw. dr hab. Iwona Szarejko (opiekun naukowy), dr Agata Daszkowska-Golec (kierownik projektu), mgr Anna Skubacz, dr Marek Marzec<\/a>, mgr Karolina Chwia\u0142kowska, dr Beata Chmielewska<\/a> oraz dr Miriam Szurman-Zubrzycka<\/a>.<\/p>\n

Dotychczas uzyskane wyniki zosta\u0142y opublikowane w czerwcu 2017 roku w mi\u0119dzynarodowym czasopi\u015bmie \u201eFrontiers in Plant Science\u201d.<\/p>\n

\n

[1] Dwunastu partner\u00f3w realizowa\u0142o projekt \u201eNarz\u0119dzia biotechnologiczne s\u0142u\u017c\u0105ce do otrzymywania zb\u00f3\u017c o zwi\u0119kszonej odporno\u015bci na susz\u0119\u201d, finansowanego ze \u015brodk\u00f3w Unii Europejskiej w ramach Og\u00f3lnopolskiego Konsorcjum Naukowo-Przemys\u0142owego Genetyki i Genomiki Stosowanej POLAPGEN w latach 2009\u20132015. Nadrz\u0119dnym celem przedsi\u0119wzi\u0119cia by\u0142o dostarczenie hodowcom ro\u015blin narz\u0119dzi biotechnologicznych s\u0142u\u017c\u0105cych do uzyskania odmian zb\u00f3\u017c odpornych na niedob\u00f3r wody. Jednym z partner\u00f3w konsorcjum by\u0142 Uniwersytet \u015al\u0105ski w Katowicach<\/p>\n

[2] Jednym z przyk\u0142ad\u00f3w odmian zbo\u017ca uzyskanych w wyniku mutagenezy promieniami gamma jest pszenica durum, z kt\u00f3rej otrzymuje si\u0119 m.in. makaron spaghetti.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Naukowcy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego uzyskali form\u0119 j\u0119czmienia cechuj\u0105c\u0105 si\u0119 interesuj\u0105cymi mechanizmami obronnymi przed stresem suszy. Pierwszy etap bada\u0144 prowadzony by\u0142 w ramach projektu naukowego POLAPGEN [1] realizowanego wsp\u00f3lnie przez konsorcjum o\u015brodk\u00f3w naukowych w Polsce. Zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w z Katedry Genetyki U\u015a pod kierunkiem prof. zw. dr hab. […]<\/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\/110181"}],"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=110181"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110181\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=110181"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=110181"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=110181"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}