Zestresuj roślinę...

Tomasz Rożek

GN 14/2013 |

publikacja 04.04.2013 00:15

Naukowcy z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie poddają rośliny stresowi. Dzięki temu dowiadują się, jak przyspieszyć ich przystosowanie się do nowych warunków.

Rośliny, jak wszystkie organizmy żywe, zasiedlając nowe środowiska, dostosowują się do nich. Jak ten proces przyspieszyć i wykorzystać? Badają to naukowcy z Olsztyna canstockphoto Rośliny, jak wszystkie organizmy żywe, zasiedlając nowe środowiska, dostosowują się do nich. Jak ten proces przyspieszyć i wykorzystać? Badają to naukowcy z Olsztyna

Nie chodzi o rośliny, które w Polsce są powszechne. Te przystosowały się do panujących tutaj warunków doskonale. Owszem, klimat jest zmienny, ale te zmiany są powolne. Roślinom wystarczy czasu, by się do nich dostosować. Problem leży gdzie indziej. Co z roślinami, które z różnych powodów chcemy mieć w ogrodach i na polach, ale w regionie ich pochodzenia panuje inna pogoda?

Rośliny radzą sobie wszędzie

Słowo „pogoda” to oczywiście skrót. Chodzi o inną niż w kraju pochodzenia temperaturę, inną ilość opadów, a nawet rodzaj gleby. Rośliny radzą sobie w wielu środowiskach i potrafią do wielu się dostosować, ale potrzebują na to czasu. Te możliwości dostosowawcze wydają się niemal nieograniczone. Proszę nie próbować podlewać roślin doniczkowych w domu słoną wodą. Padną. Ale to nie znaczy, że w słonym środowisku nic nie może rosnąć. Niektóre gatunki roślin znalazły sposób na to, by funkcjonować nawet przy brzegach słonych akwenów. Na to dostosowanie się potrzebowały jednak setek tysięcy, a może milionów lat. Strasznie długo. Za długo, by niektóre gatunki np. zbóż dostosowały się do warunków polskich. Można by takie rośliny modyfikować genetycznie, ale żeby było to skuteczne, trzeba dokładnie wiedzieć, jakie białko odpowiada za cechy, które chcemy u rośliny wzmocnić. A to jest problem. Tylko nieliczna grupa żywych organizmów została całkowicie (genetycznie) rozszyfrowana. Innymi słowy, tylko w niektórych, i to raczej rzadkich przypadkach wiadomo, która część łańcucha DNA jest odpowiedzialna za konkretne cechy (nie tylko fizyczne, ale także te związane z metabolizmem) rośliny. Jak stwierdzić, co trzeba zmienić, by roślina mogła żyć w suchszym albo zimniejszym klimacie? Naukowcy z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie znaleźli na to... stresujący sposób.

Ile wytrzyma pacjent?

Badacze pod kierunkiem prof. Stanisława Weidnera hodują rośliny w ekstremalnych temperaturach (raz niskich, raz wysokich) i z dużym nadmiarem wody. Inne hodują w zasolonej glebie albo takiej, która jest bardzo uboga w minerały. Hodują i obserwują. Nie tylko to, jakie są granice ich wytrzymałości, ale – i to najważniejsze – które białka w tych nieprzyjaznych warunkach się zmieniają. Modyfikacja niektórych z nich może oznaczać początek procesu przystosowawczego. Narażanie roślin na niekorzystne warunki nazywa się stresem.

Roślina musi coś zrobić, by przetrwać. Modyfikuje więc swój metabolizm, a czasami nawet swój wygląd zewnętrzny. Tylko która część roślinnego DNA za te szybkie zmiany jest odpowiedzialna? To da się stwierdzić, obserwując dokładnie zachowanie roślinnych białek w czasie, gdy roślina poddana jest właśnie stresowi. Takich tortur doświadczają m.in. ziarna zbóż, groch czy bardzo wrażliwa na chłód fasola. Potem, korzystając z metod komputerowych, badacze analizują tysiące roślinnych białek. Gdyby spróbować stworzyć analogię do ludzkiego organizmu, naukowcy z Olsztyna wystawiają „pacjenta” na różne ekstremalne warunki i obserwują, który mechanizm obronny odezwie się jako pierwszy. Gdy to zaobserwują, wiedzą, co wzmacniać, by pacjent więcej mógł wytrzymać.

(Będzie) więcej żywności

– Nasze badania pokazują, że wśród roślinnych białek są takie, które ulegają większej ekspresji w reakcji na określone warunki klimatyczne niż pozostałe – powiedział prof. Stanisław Weidner. – Jeżeli w hodowli stresujemy rośliny chłodem, to wtedy z tysiąca białek kilka ulega silnej ekspresji. Gdy roślina ma niedobór wody, wtedy odpowiada kilka innych. W ten sposób dowiadujemy się, które białka odgrywają ważną rolę w zabezpieczeniu rośliny i na jakie zagrożenia jest ona odporna – dodał prof. Weidner. Ta wiedza pomoże znaleźć gatunki roślin, które mają więcej odpornych białek. Umożliwi też wprowadzenie do DNA rośliny genów, które by jej odporność wzmocniły. Naukowcy zaznaczają, że badania dotyczące czynników stresowych roślin prowadzone są w wielu laboratoriach na całym świecie. Z ich szacunków wynika, że „gdyby udało się zwiększyć odporność roślin na niekorzystne działanie czynników środowiskowych, to na obecnych terenach uprawnych można by uzyskać plony aż o 70–80 proc. wyższe”. Badania mechanizmów obronnych roślin wobec czynników niekorzystnych prowadzone są w ramach Europejskich Programów Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych (COST).