Ulepszone nasiona jęczmienia wkrótce w stacjach hodowli roślin

Nasiona jęczmienia, które będą dawać wyższe plony oraz będą lepiej przystosowane do niekorzystnych warunków środowiska, opracowane przez naukowców z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, w tym roku trafią do stacji hodowli roślin w Polsce.
Według danych Głównego Urzędu Statystycznego z 2011 r. jęczmień to czwarte wśród najczęściej uprawianych w Polsce zbóż, areał jego uprawy wynosi ok. 1 mln hektarów. Przewiduje się, że jego znaczenie będzie rosło.
Pionierski projekt naukowców z Katedry Genetyki Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego, prowadzony w celu zwiększenia plonów, a zarazem zmniejszenia strat w uprawach, wykorzystuje badania nad strigolaktonami - roślinnymi regulatorami wzrostu i rozwoju, zaliczanymi do grupy hormonów.
Strigolaktony wydzielane są do gleby przez korzenie roślin w przynajmniej dwóch ważnych celach. Po pierwsze, hormony te współdecydują o liczbie rozgałęzień pędu oraz wysokości całej rośliny - im większe ich stężenie w tkankach rośliny, tym jest wyższa i mniej rozkrzewiona. Druga ważna funkcja to kluczowa rola w nawiązywaniu symbiozy roślin z grzybami - dzięki takiej współpracy grzyb otrzymuje od rośliny substancje odżywcze, a w zamian pomaga jej pobierać wodę i sole mineralne z gleby.
Jak wyjaśnia autor projektu Marek Marzec, strigolaktony mogą też przyciągnąć kłopoty - wydzielane przez korzeń rośliny pobudzają do kiełkowania nasiona roślin pasożytniczych - parazytofitów, wysysających z żywiciela substancje odżywcze. Specjalnie przekształconymi korzeniami - ssawkami, tzw. haustoriami, wnikają one do organizmu zaatakowanej rośliny, pobierając z jej tkanek wodę i substancje odżywcze.
Wśród parazytofitów, które pasożytują na częściach podziemnych rośliny, biolodzy opisali trzy rodziny bardzo niebezpieczne dla roślin uprawnych. Tylko w Afryce roczne straty powodowane przez jednego z tych pasożytów o nazwie Striga spp. (strzyga), wyceniane są na 10 mld dolarów.
Kierowany przez Marka Marca projekt zakłada obniżenie zawartości strigolaktonów w tkankach rośliny, czyli zatrzymanie jego produkcji. "To jednocześnie zmniejsza niebezpieczeństwo ataku +roślinnego wampira+, a z drugiej strony powinno pozwolić na otrzymanie większych plonów - takie rośliny mają więcej pędów i nasion, poza tym są nieco niższe i mają cieńsze liście" - powiedział naukowiec.
Katowiccy naukowcy szukali roślin, u których geny odpowiadające za produkcję i sygnalizację strigolaktonów są już nieaktywne. Badaniom poddano wyprowadzoną wcześniej w Katedrze Genetyki UŚ populację jęczmienia "HorTILLUS", liczącą ponad 10 tys. osobników. Ich wygląd został wcześniej dokładnie opisany, a DNA oraz ziarna zmagazynowane. Pokolenie rodzicielskie tych roślin zostało poddane mutagenezie chemicznej, czyli działaniu substancji chemicznych, przyśpieszających zmiany, które mogą naturalnie zachodzić w przyrodzie.
"Do genomu rośliny nie są wprowadzane żadne nowe, obce geny, pochodzące od innych gatunków. Nie dokonujemy również żadnych zmian ich informacji genetycznej ponad te, które mogą zachodzić spontanicznie w trakcie ewolucji. Nie są to więc organizmy modyfikowane genetycznie i bez żadnych ograniczeń mogą być wykorzystywane w hodowli" - podkreślił Marek Marzec.
Naukowcom z Uniwersytetu Śląskiego udało się wytypować rośliny niosące pożądaną mutację, czyli mutanty strigolaktonowe. "Ten etap projektu zamykamy w lipcu tego roku. Jeszcze w tym roku ulepszone nasiona jęczmienia trafią do stacji hodowli roślin w Polsce, a potem także do rolników. Być może za kilka lat takie mutanty obronią nasze uprawy przez wampirami nadciągającymi z krain o cieplejszym od naszego klimacie" - powiedział Marek Marzec.
Projekt "Poszukiwanie i identyfikacja mutantów strigolaktonowych w celu uzyskania materiałów do hodowli jęczmienia Hordeum vulgare w Polsce" jest realizowany w ramach programu Ventures Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej i współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. W skład zespołu prowadzącego badania wchodzą: prof. zw. dr hab. Iwona Szarejko - opiekun naukowy, mgr Marek Marzec, dr Damian Gruszka oraz dwóch studentów Piotr Tylec i Paweł Sega