"Więcej znaczy lepiej" "Znaczenie endoreduplikacji w rozwoju roślin wyższych" MONIKA REWERS, ELWIRA ŚLIWIŃSKA Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Katedra Genetyki, Fizjologii i Biotechnologii Roślin, Zakład Biologii Molekularnej i Cytometrii al. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz e-mail: mrewers@utp.edu.pl Kolorowe sny - wnętrze kwiatu hibiskusa ogrodowego, tulipana ogrodowego i wilca purpurowego; 2016; Bydgoszcz

Opis popularnonaukowy projektu

Starożytne rzeźby herosów i atletów pokazują niezbicie, że człowiek od najdalszej przeszłości interesował się pięknem ciała. Choć na przestrzeni dziejów ideał ludzkiego piękna zmieniał się wraz z modą, to jednak zawsze dążono do osiągnięcia aktualnie obowiązującej doskonałości. Konieczność pokonania słabości dla uzyskania wymarzonej sylwetki sprawiła, że ludzkość szuka innych, sprytnych sposobów na "rzeźbę", angażując zdobycze medycyny i farmacji. Najwyższym osiągnięciem w tej dziedzinie wydaje się być doping genetyczny. Dzięki niedostrzegalnym manipulacjom w wybranych komórkach świat sportu liczy na niewzbudzający podejrzeń wzrost mięśni, siły i wytrzymałości. Zabiegi takie, pomijając ich etyczną wątpliwość, są jednak trudne, kosztowne i ryzykowne. Pomysły na podążanie do ideału drogą na skróty wydawałyby się fantastyczne, gdyby nie to, że świat przyrody zna je od milionów lat. Łąki, lasy a z czasem i pola uprawne, pełne są roślin, względem których należałoby wymierzyć dożywotnią dyskwalifikację, gdyby stosował się do nich regulamin olimpijski. Rywalizacja o dostęp do światła i wody nie zna jednak testów antydopingowych. W komórkach tkanek i organów wielu gatunków roślin naukowcy wykrywają więc zwielokrotnione kopie genów. Być może dzięki genetycznemu dopingowi rośliny, które uzyskały zdolność gromadzenia pomnożonego kompletnego materiału genetycznego wewnątrz komórek odniosły ewolucyjne zwycięstwo nad tymi, które przy niewielkich ilościowo zasobach genetycznych pozostały w tyle. Być może właśnie dzięki niemu rośliny te szybciej rosną, a ich tkanki lub całe organy dojrzewają wcześniej. Być może nawet taka cecha, wykształcona przez niezliczone pokolenia jest już niezbędna dla prawidłowego wzrostu i rozwoju rośliny. Genetyczne wspomaganie ewolucyjnej rywalizacji jest faktem. Przystosowania do zmieniających się warunków środowiska i presji konkurencji oparte są na utrwalonych zmianach genetycznych, które mogą zostać odziedziczone przez kolejne pokolenia. Zjawisko endoreduplikacji, czyli zwielokrotniania materiału genetycznego wewnątrz komórek roślinnych może być przykładem rozwiązania służącego triumfowi ewolucyjnemu. Bliższe poznanie tego zjawiska może jednak przynieść korzyść także człowiekowi. Nie w opracowaniu nowej metody kształtowania ciała, ale w hodowli roślin, szczególnie tych, które są podstawą wyżywienia ludzkości.

Streszczenie naukowe

Endoreduplikacja stanowi alternatywną formę cyklu komórkowego, występującą w komórkach somatycznych. Polega na powieleniu zawartości DNA, po której nie następuje mitoza i podział komórki. Pomimo iż występuje u bardzo wielu gatunków, jej znaczenie nie zostało do tej pory określone. Najprawdopodobniej odgrywa rolę w powiększaniu się komórek i wpływa na zwięk-szenie ekspresji genów, co z kolei prowadzi do przyspieszenia wzrostu i dojrzewania tka-nek/organów. Ponieważ proces ten występuje w tkankach o dużej aktywności metabolicznej możliwe jest, że jest mechanizmem powodującym lepszą dostępność matrycy DNA i w konse-kwencji zwiększenie ekspresji genów. Endoreduplikacja może również stanowić ewolucyjne rozwiązanie, które w rozwoju ontogenetycznym rekompensuje powstały w toku filogenezy brak odpowiedniego poziomu DNA, ponieważ dużo częściej występuje u roślin z małymi genomami. Może być również mechanizmem, który zabezpiecza przed konsekwencjami mutacji, ponieważ dostarcza dodatkowych kopii genów. Pomimo że endoreduplikacja występuje u wielu roślin, zwłaszcza u okrytonasiennych, jej znaczenie nie zostało do tej pory określone. Nie jest również jasne dlaczego w tkankach/organach niektórych gatunków endoreduplikacja występuje, a u innych nie. Dlatego też celem badań było porównanie intensywności endoreduplikacji w różnych tkankach wielu gatunków zróżnicowanych pozycją taksonomiczną, wielkością genomu i typem cyklu rozwojowego. Intensywność endoreduplikacji badano w wegetatywnych i gene-ratywnych organach roślin, wykorzystując cytometr przepływowy Partec CCA (Partec GmbH, Münster, Niemcy). Analiza cytometryczna wykazała występowanie endoreduplikacji w większo-ści analizowanych gatunków. Jednakże intensywność tego procesu była różna w zależności od gatunku, analizowanego organu i fazy rozwojowej. Wyniki sugerują iż endoreduplikacja jest niezbędna do prawidłowego wzrostu i rozwoju rośliny, jednakże należy wykonać bardziej szczegółowe badania aby potwierdzić tą sugestię . Dokładne poznanie procesu endoreduplika-cji u roślin może być wykorzystane w pracach hodowlanych mających na celu zwiększenie plonu i jakości produktów roślinnych, ponieważ proces ten bierze udział w zwiększaniu bioma-sy gatunków o znaczeniu rolniczym.

Komitet Organizacyjny

Współpraca

Sponsorzy

Patronat medialny