W złożonym wniosku konkursowym „Space-Adapted Barley Agriculture” studenci zaproponowali zbadanie wpływu środowiska obecnego na ISS na jęczmień oraz jego mutanty, które wykazują lepszą adaptację do stresu suszy. Takie analizy pozwolą na sprawdzenie czy wyprowadzone w badaniach ZGiGFR pod kierownictwem dr hab. Agaty Daszkowskiej-Golec mutanty będą odpowiednie do uprawy na stacji kosmicznej przy ograniczonych zasobach.
W niedzielę, 10.12.2023 roku, podczas 7 Śląskiego Festiwalu Nauki odbyło się oficjalne ogłoszenie wyników. Teraz członkowie koła „Genome Guardians” pracują nad usprawnieniem swojego projektu we współpracy z mentorem do kolejnego etapu konkursu.
Konkurs „Direction:Space”
Konkurs organizowany jest przez Fundację „New Space” i Fundację „Empiria i Wiedza”.
Celem konkursu jest umożliwienie studentom i doktorantom opracowywania koncepcji eksperymentów lub nowatorskich rozwiązań opartych na unikatowej infrastrukturze naukowej, używanej na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Przedmiotem Konkursu jest wyłonienie najlepszych projektów opracowanych przez zespoły uczestników.
Konkurs podzielony jest na 3 etapy.
Etap I: rejestracja, wypełnienie i wgranie formularza zgłoszeniowego zawierającego informacje o uczestnikach zespołu, projekcie i jego budżecie. Zgłoszenia przyjmowane są przez stronę konkursu (https://www.direction.space) od 16 września 2023 r. do 10 listopada 2023 r. Do 4 grudnia 2023 r. jury konkursu wyłoni do 12 zespołów na podstawie ocen przyjętych według kryteriów ustalonych w Regulaminie.
Opublikowanie informacji o zespołach-finalistach nastąpi ok. 10 grudnia 2023 roku wraz z prezentacją projektów; dokładną datę i szczegóły organizacyjne Organizatorzy przekażą zespołom najpóźniej w dniu informacji o kwalifikacji do II etapu (czyli do 4 grudnia 2023 r.)
Etap II: wybrane przez jury zespoły zostają finalistami Konkursu, zostaną dla nich zorganizowane warsztaty, których harmonogram i temat zostanie przekazany do 15 grudnia 2023 r. Do marca 2024 r. zespoły pracować będą nad rozwojem swojego projektu pod okiem mentora, po czym w marcu 2024 r. każdy zespół przedstawi szczegółowo swój projekt oraz wymaganą dokumentację podczas finału Konkursu Finał: dokładną datę i szczegóły organizacyjne przekazane zostaną do 29 lutego 2024 r.
Etap III: jurorzy zakwalifikują do III etapu do 5 zespołów na podstawie ocen przyjętych według kryteriów Regulaminu. Informacja o kwalifikacji do III etapu zostanie ogłoszona w dniu finału Konkursu i opublikowana na stronie internetowej Konkursu. Zespoły zakwalifikowane do III etapu zostają laureatami Konkursu. Ten etap obejmuje prace zespołów-laureatów z mentorami, w liczbie godzin określonej przez Organizatorów, z wykorzystaniem mini-grantów w celu udoskonalenia projektów pod kątem potencjalnego wykorzystania na ISS, Praca nad udoskonaleniem projektu obejmuje ponadto wyjazd studyjny (study tour) do CERN i ESA; wyjazd wstępnie planowany jest na kwiecień 2024 roku, a dokładna data i informacje organizacyjne zostaną przesłane zespołom-laureatom w dniu finału Konkursu.
Konkurs nie zapewnia możliwości realizacji zaprojektowanego eksperymentu na ISS, a wyłącznie możliwość rozwoju eksperymentu, który może przyczynić się do wyboru eksperymentu do realizacji w przyszłości w ramach innych planowanych projektów.
Nagroda w konkursie:
Autorzy najlepszych projektów, działający w nagrodzonym zespole, będą mieć zapewnioną opiekę mentorską, mikrogrant na rozwój prototypu swojego eksperymentu do kwoty 26 000 zł oraz możliwość rozwoju koncepcji eksperymentu przeznaczonego do realizacji na ISS w trakcie wyjazdu studyjnego do CERN i ESA, który odbędzie się w terminie, o którym członkowie nagrodzonego zespołu zostaną poinformowani najpóźniej do 29 lutego 2024 r.
Szczegóły projektu złożonego przez koło naukowe:
Space-Adapted Barley Agriculture
Skład drużyny:
- Daria Nowak (Lider)
- Dawid Kumor
- Hubert Matkowski
The aim of this project is to improve plant usage in space agriculture. Barley is the fourth most important cereal in the world, with the production reaching 145 million tons in 2021. Barley is mainly utilized in food production and brewing due to its high starch and protein content. Therefore it could be a great source of nutrients in space. Due to limited resources in space, we propose to test two barley lines carrying mutations in ERA1 and ABI5 genes, together with wild-type cv. Sebastian. Plants carry mutation in ERA1 gene having semi-dwarf phenotype and in addition to that increased efficiency of photosynthesis. Plants carrying mutation in the ABI5 gene are capable of having higher flavonoid content as well as faster stomatal closure, but also have lower chlorophyll content which leads to lower photosynthesis efficiency; Mutations in those genes result in better performance of plants during drought stress. All those parameters can lead to decreased utilization of resources at ISS in barley cultivation. ERA1 and ABI5 mutants were identified in a TILLING population developed using chemical mutagenesis in cv. Sebastian background at the University of Silesia in Katowice (Daszkowska-Golec et al. 2018; Collin et al. 2020). We propose to send to ISS seeds of three barley genotypes plants: two mutant lines ERA1 and ABI5 and cv. Sebestian with parallel cultivation of those genotypes on Earth. We plan to compare transcriptomic, hormonal and phenotypic changes between plants cultivated on Earth and those that were sent on ISS as well as between mutants and wild-type. Additionally, phenotypic changes between plants, such as their structure, physiology, reproduction and crops will be also observed and tested. All parameters will verify the potentially stress effects of microgravity and radiation on plants and allow us to verify potential utilization of barley mutants in space agriculture.
Metodologia:
Seeds of mutant lines in ERA1 and or ABI5 genes as well as from wild type cultivar “Sebastian” after sterilization will be placed on 6 Petri dishes 9 cm in diameter and 1,5 cm in height. Petri dishes contained solid MS medium suited for seeds. On each dish, there will be placed 20 grains in order to obtain 40 grains from each line and this will add up to 120 grains collectively that are going to be sent to ISS. The second group with the same number of seeds will be placed in the breeding room with adjusted lighting and temperature. Experiment on the ISS will last for 3 weeks and this time under stress will be enough to verify changes in plant performance. After that time both groups will be tested: half of seeds from each line will be used for genetic analysis incl. RNA isolation in order to determine if conditions on ISS can be a stressor causing major changes in gene expression. The other half of the seeds will be planted in soil to grow to maturity. During development of plants we will examine if plants exhibit changes in efficiency of photosynthesis and CO2 production as well as if there are changes in plants development, size, yield, and reproduction of plants exposed to space conditions of the ISS.
Streszczenie popularnonaukowe:
Jęczmień, będący jednym z najpowszechniej uprawianych zbóż na świecie wykorzystywany jest w wielu gałęziach przemysłu, głównie spożywczego. Oprócz tego jęczmień jest istotnym elementem wielu badań prowadzonych na ziemi, jednak dotychczas nikt nie badał, czy przeniesienie upraw tego popularnego zboża w warunki upraw kosmicznych jest możliwe. Proponowany projekt zakłada sprawdzenie, czy wysiane na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) ziarniaki jęczmienia różnych genotypów, w tym takich niosących istotne mutacje, wpływające na efektywność fotosyntezy będą wzrastać w taki sam sposób, jak te na ziemi. Po planowanym, kilkutygodniowym pobycie siewek na ISS wrócą one na ziemie i zostaną sprawdzone różnice, czy, a jeśli tak to w jaki sposób warunki kosmiczne wpływają na rośliny.