Odkrycie wszystkich tajemnic rozmnażania się roślin pomoże wyżywić ludzkość
Zakończony pomyślnie etap kształtowania się nasiona jest kluczowym wydarzeniem w życiu każdej rośliny, ponieważ w dużej mierze od tego zależy jej sukces reprodukcyjny. Nasiono to złożona jednostka funkcjonalna będąca rezultatem procesu podwójnego zapłodnienia, aż do rozwoju ziarna/owocu.
Badanie różnych aspektów i poszczególnych etapów rozmnażania płciowego roślin
Większość produkcji rolnej ma na celu produkcję nasion w drodze reprodukcji, a tak wytworzone ziarna stanowią następnie źródło większości kalorii spożywanych przez człowieka. Nasiona, między innymi rzepaku, kukurydzy i soi, odgrywają też istotną rolę jako główny składnik pasz dla zwierząt i ważny surowiec dla produktów o wysokiej wartości dodanej, takich jak oleje, biopaliwa i białka. „Wiedza o tym, jakie elementy odpowiadają za kontrolę procesu rozmnażania u roślin uprawnych, umożliwi odpowiednie zaprojektowanie tego kluczowego etapu produkcji rolnej w celu zwiększenia wydajności plonów bez konieczności zwiększania powierzchni gruntów ornych”, zauważa Sílvia Coimbra, koordynatorka finansowanego ze środków UE projektu SexSeed. Zespół projektu SexSeed skupił się na reprodukcji roślin – podstawowym procesie biologicznym, który jest istotny pod względem gospodarczym, a zarazem elastyczny pod względem możliwości eksperymentowania. Celem badaczy było zebranie nowych informacji na temat sieci kontrolowanej przez gen SEEDSTICK (STK), czynnik transkrypcyjny będący głównym regulatorem w procesie powstawania nasion. „Rzodkiewnik to doskonały model do badania procesu powstawania nasion, ponieważ posiada ten sam utrwalony schemat rozwojowy co najbardziej upowszechnione rośliny uprawne produkujące nasiona”, tłumaczy Coimbra. Rzodkiewnik to mała roślina kwitnąca spokrewniona z kapustą i gorczycą. Jest powszechnie stosowana przez badaczy w dziedzinie biologii roślin jako organizm modelowy. „Zgłębiając wiedzę na temat powstawania nasion rzodkiewnika, możliwe będzie lepsze zrozumienie procesu rozwoju nasion, a następnie wykorzystanie tej wiedzy w odniesieniu do najważniejszych gatunków roślin uprawnych”.
Badanie sieci molekularnych, które kontrolują rozwój nasion
Naukowcy odkryli i scharakteryzowali szereg różnych docelowych genów kontrolowanych przez STK na wczesnych etapach rozwoju (zalążka). Opracowali i zaproponowali różne szlaki interakcji związane z zapłodnieniem i produkcją nasion. „Łącząc techniki transkryptomiczne i genetyczne, zespół projektu SexSeed odkrył nowe funkcje genów kontrolowanych przez STK, poszerzając naszą wiedzę na temat sieci regulującej proces powstawania nasion u rzodkiewnika”, twierdzi Coimbra. „Dzięki tym cennym nowym informacjom możemy przyczynić się nie tylko do zwiększenia wydajności produkcji rolnej brutto, ale także do poprawy składu nasion, a tym samym składników wykorzystywanych do wytwarzania produktów na bazie nasion o wysokiej wartości dodanej”. Wyniki tych badań zostały upowszechnione dzięki około 50 prezentacjom podczas międzynarodowych konferencji i warsztatów. „Bardziej szczegółowa wiedza na temat czynników regulujących rozmnażanie płciowe umożliwi zaprojektowanie kluczowych procesów produkcji rolnej pozwalających na zwiększenie wydajności”, podsumowuje Coimbra. „Rosnące znaczenie zarówno samych nasion, jak i otrzymywanych z nich produktów oraz centralna rola genu STK w rozwoju nasion oznaczają, że projekt SexSeed ma ogromny potencjał, jeśli chodzi o osiąganie znakomitych wyników i zwiększanie konkurencyjności Europy na świecie”. Przeprowadzenie prac badawczych było możliwe dzięki wsparciu udzielonemu w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Słowa kluczowe
SexSeed, nasiono, roślina, powstawanie nasion, rzodkiewnik, SEEDSTICK (STK), produkcja nasion, reprodukcja roślin, rozmnażanie, produkcja rolna
