MAREK MARZEC (autor zdjęć)
IWONA SZAREJKO (kierownik projektu)

Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,
Katedra Genetyki;
ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice,
e-mail: marek.marzec@us.edu.pl

Opis popularnonaukowy projektu

Jeśli chcesz poznać gen, spróbuj go zmutować. Brzmi dość makabrycznie, zbyt wiele kiepskich horrorów się człowiek naoglądał, aby mógł z zaufaniem przyjrzeć się tak drastycznej metodzie badawczej. Do słowa "badawczej" chciałoby się na wszelki wypadek zastosować cudzysłów...
A jednak wywoływanie punktowych mutacji genetycznych w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych jest metodą dostarczają niezwykle cennych informacji, bardzo trudnych w uzyskaniu. Metoda przypadkowego mutowania wydaje się być genialna w swej prostocie - należy hodowany w laboratorium gatunek, na przykład jęczmień, poddać działaniu czynników mutagennych i... czekać co będzie. A może być różnie. Mutacje punktowe mogą wystąpić w zupełnie nieprzewidywalnym miejscu łańcucha nukleinowego. Wówczas, przy odrobinie szczęścia, mutacja która zaistniała może ujawnić się w nieoczekiwany sposób, odzwierciedlając się w sylwetce rośliny, w ubarwieniu liści, skróceniu lub wydłużeniu korzenia czy kłosa. Niektórych - istotnych zmian nie widać gołym okiem. Może się zdarzyć bowiem, że w roślinie nie odróżniającej się niczym od pozostałego rodzeństwa rosnącego w tym samym pokoju hodowlanym, zmienił się przebieg procesów metabolicznych. Badania genetyczne, jakim poddaje się uzyskane indywiduum, pozwalają na wskazanie miejsca, gdzie nastąpiła mutacja. Stąd już prosta droga do opisania funkcji zmutowanego genu.
To bardzo ważne wiedzieć, jak działają geny jęczmienia, a także kukurydzy, pszenicy, ryżu - roślin strategicznych w wykarmieniu światowej populacji człowieka. To może pomóc w wyhodowaniu roślin znoszących długie okresy suszy lub zdolnych do tolerowania innych niekorzystnych warunków środowiska. Poznanie funkcji genów może mieć kluczowe znaczenie dla produkcji żywności w najbliższej przyszłości.
Niszczenie, rozkładanie na czynniki pierwsze to doskonała metoda poznawania tajemniczych mechanizmów. "Jeśli chcesz wiedzieć, jak działa silnik twojego samochodu, zepsuj go sobie" - brzmi mało zachęcająco i może się wiązać z kosztami, jednak w genetyce analogiczna metoda sprawdza się doskonale.

Streszczenie naukowe

TILLING (ang. Targeted Induced Local Lesions In Genomes) jest jedną z nowoczesnych technik stosowanych w badaniach genetycznych. Zaliczana jest do metod "odwrotnej genetyki" i umożliwia analizę funkcji genów poprzez indukowanie w nich punktowych mutacji. Jej zastosowanie jest wydajniejsze oraz tańsze niż pozostałych metod biotechnologicznych służących do poznania roli genów. Dodatkowo, niezaprzeczalnym atutem tej metody badawczej jest fakt, iż raz uzyskana populacja TILLING jest trwałym narzędziem do izolacji i analiz nowych alleli genów.
Jęczmień (Hordeum vulgare) jest jednym z najważniejszych zbóż uprawnych w Polsce. Stąd tak istotne jest poznanie funkcji jego genów, co umożliwi w przeszłości wyprowadzanie nowych, ulepszonych odmian, o wysokim plonowaniu, dostosowanych do zmieniających się warunków klimatycznych, spowodowanych globalnym ociepleniem. Jednym z głównych ograniczeń w produkcji zbóż jest niedostatek wody. Problem ten wydaje się być bardzo poważny w obliczu konieczności wyżywieniu rosnącej populacji, przy jednoczesnym kurczeniu się zasobów wody słodkiej na świecie. O ile wcześniejsze metody zmierzały do ingerencji w środowisko (przez melioracje czy nawadnianie), o tyle nowoczesne techniki biotechnologiczne powinny zapewnić produkcję żywności na odpowiednim poziomie bez zwiększenia zużycia wody koniecznej do utrzymania upraw. Możliwe to będzie dzięki wprowadzeniu do hodowli roślin o mniejszych wymaganiach środowiskowych i zapewniających większą produktywność. Prowadzony w Katedrze Genetyki projekt pozwoli nie tylko na poznanie funkcji wybranych genów jęczmienia i wyprowadzenie jego ulepszonych form, które mogą być wykorzystane w hodowli nowych odmian w Polsce. Uzyskane wyniki, w połączeniu z metodami bioinformatycznymi, mogą także pomóc w odnalezieniu homologów genów kluczowych u innych roślin uprawnych.