"Tajemnice początków nowego życia" "Synteza DNA i aktywność metaboliczna w różnych częściach kiełkujących nasion roślin uprawnych" Monika Rewers, Elwira Śliwińska Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Katedra Genetyki, Fizjologii i Biotechnologii Roślin, al. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz e-mail: mrewers@utp.edu.pl Łabędź - młoda siewka rzeżuchy ogrodowej (Lepidium sativus); 2014 Krajobraz księżycowy - zarodek fasoli zwyczajnej (Phaseolus vulgaris); 2014 Kółko i krzyżyk - strąk bobiku (Vicia faba var. minor); 2014 Uśpione życie - zarodek soczewicy (Lens culinaris); 2014 Zakręcony - zarodek papryki rocznej (Capsicum annuum); 2014

Opis popularnonaukowy projektu

Najbardziej pobudzają wyobraźnię uchylone rąbki tajemnicy. I to takiej tajemnicy, której naprawdę, absolutnie podpatrzyć nie wolno, bo skrywa ona coś bardzo ważnego. Najbardziej intrygujące są takie sekrety, których ujawnienie niesie za sobą groźbę strasznych konsekwencji dla tego, który nie był w stanie poskromić ciekawości. Doświadczył tego Orfeusz, który obejrzawszy się wbrew zakazowi na zawsze utracił swą Eurydykę, Pandora, która zajrzała do zakazanej puszki i nie tylko ona sama, ale i cała ludzkość do dziś ponosi tego konsekwencje, czy Głupi Jaś, który zamienił się w kamień za to samo przewinienie, którego dopuścił się Orfeusz. Nieco trudniej w świecie baśni znaleźć przykład tajemnicy, której ujawnienie może ją zniweczyć na zawsze.
Taką tajemnicę skrywa natomiast natura, tajemnicę której tak naprawdę jeszcze nie ma. A skrywa ją głęboko, w grubych, twardych skorupach orzechów i pestek. Tam komfortowo i bezpiecznie rozwija się roślina. W zaciszu pestki komórki jej mikroskopijnego zarodka przyjmują rolę poszczególnych tkanek i narządów. Budzą się i wyciszają najróżniejsze geny, w zawrotnym tempie namnaża się DNA. Sztywne osłonki nasion chronią delikatne struktury zarodka do czasu, kiedy jest on wystarczająco duży i mocny, aby przebić okrywę nasienną i przetrwać pierwsze trudne chwile samodzielnego życia.
Jak oszałamiające jest bogactwo roślinności naszej Ziemi, tak wiele szczegółów różni między sobą przebieg rozwoju zarodkowego każdego z gatunków. Jednak aby odkryć te tajemnice, znaleźć różnice, opisać zmiany i wskazać najważniejsze momenty rozwoju trzeba zakłócić spokój, jaki dają osłony nasienia i wydobyć spośród nich rozwijający się zarodek. Często po takim zabiegu nie jest on w stanie kontynuować rozwoju, jednak nawet rąbek tajemnicy lub skrawek wiedzy jaka się wtedy ukaże, może przynieść odkrycia o wielkim znaczeniu, od sposobów przechowywania nasion roślin uprawnych po znalezienie odmian zdolnych sprostać zapotrzebowaniu na żywność dla rosnącej liczby ludzi. Ujawniona tajemnica być może zahamuje lub zatrzyma rozwój kilku nasion, lecz skutki tego mają szansę zmieść przynajmniej część trosk uwolnionych z puszki ciekawskiej Pandory, takich jak niedożywienie, ubóstwo czy głód.

Streszczenie naukowe

Jednym z najważniejszych procesów komórkowych podczas kiełkowania jest wydłużanie komórek, które prowadzi do przebicia okrywy nasiennej przez korzeń zarodkowy. Wydłużanie komórek jest związane z endoreduplikacją, podczas której po syntezie DNA nie zachodzi podział mitotyczny i komórki zawierają zwielokrotnioną zawartość DNA. Ponieważ wraz ze wzrostem zawartości DNA wzrasta wielkość jądra i komórki, z pomiarów intensywności syntezy DNA można wnioskować, w którym regionie zarodka komórki się wydłużają. Celem projektu było wyznaczenie regionów zarodka najaktywniej syntetyzujących DNA w czasie kiełkowania nasion różnych typów (bielmowych, bezbielmowych, obielmowych, wytwarzających siewki w sposób epigeiczny i hipogeiczny) 16 gatunków. Analizy cytometryczne różnych części zarodka podczas kiełkowania wykazały, że w zależności od sposobu rozwoju siewki, intensywność endoreduplikacji jest najwyższa w strefie przejściowej między korzeniem zarodkowym a hipokotylem (gatunki epigeiczne) albo w hipokotylu (gatunki hipogeiczne). W liścieniach natomiast intensywność endoreduplikacji zależy od typu liścieni i jest wyższa u gatunków, których liścienie pełnią funkcje magazynującą, niż u tych, u które służą jako organ fotosyntetyzujący. Podczas kiełkowania obserwuje się również akumulację reaktywnych form tlenu (ROS) w korzeniu zarodkowym, a po przebiciu okrywy nasiennej dodatkowo w strefie przejściowej. Sugeruje to rolę ROS w ochronie zarodka i młodej siewki przed czynnikami stresowymi środowiska. Uzyskane wyniki wskazują, że badania kiełkowania, w zależności od typu rozwoju siewki, powinny uwzględniać również strefę przejściową między korzeniem zarodkowym i hipokotylem oraz/lub hipokotyl, a nie jedynie korzeń zarodkowy. Odpowiedni dobór materiału do badań jest szczególnie ważny w kosztownych badaniach molekularnych procesu kiełkowania oraz podczas monitorowania procesu kondycjonowania nasion. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki (DEC- 2011/03/N/NZ9/03798).

Komitet Organizacyjny

Sponsorzy

Patronat medialny