Badanie genetyki owoców
W ramach finansowanych ze środków UE badań FRUIT LOOK przeanalizowano genetykę i sieci genów odpowiedzialnych za powstawanie owoców różnorodnych roślin, takich jak Arabidopsis thaliana i przodek tego gatunku, mech Physcomitrella patens. Przeszukując duże zbiory danych pod kątem sieci genów, zespół zbadał również gatunki Solanum (pomidor), Antirrhinum i Nicotiana. Połączenie synergii i uzupełniającej wiedzy specjalistycznej Sześciu partnerów z Ameryki Północnej i Europy sześciu partnerów przekazało swoją wiedzę w różnych dziedzinach badań, takich jak biologia reprodukcyjna, genetyka rozwojowa, genomika funkcjonalna i genetyka molekularna, oferując doskonałą platformę i środowisko do szkolenia młodych badaczy. Przy wsparciu międzykontynentalnej platformy wymiany członkowie wykorzystali narzędzia genetyczne, analizy ChIP, interakcje białko-białko oraz manipulację homeostazą hormonalną, aby zbadać mechanizmy kontrolujące tworzenie się, wzrost i dojrzewanie owoców. Jak zauważa prof. Simona Masiero, koordynator projektu: „Sukces tego systemu zaowocował nawiązaniem współpracy, która wykraczała poza zakres jednego projektu, a wielu pracowników z obu kontynentów skorzysta na niej teraz i w przyszłości”. Owocne zmiany w strukturze i funkcji Najprościej mówiąc, owoce są wytwarzane po to, aby chronić nasiona i zapewnić ich rozprzestrzenienie i wzrost. Owoce powstają z zapłodnionego dojrzałego słupkowia, chociaż szczególnie w przypadku mięsistych owoców wymagane są dodatkowe składniki kwiatowe. Zespół projektu FRUIT LOOK przyczynił się do lepszego poznania molekularnych, genetycznych i fizjologicznych sieci modulujących rozwój i wzrost owoców rośliny Arabidopsis thaliana. Co istotne, informacje zastosowano do istotnych upraw rolnych, takich jak pomidory, tytoń i różne rośliny strączkowe. Morfologia i funkcja miąższu owoców zależy w dużej mierze od wzoru słupkowia, żeńskiego układu rozrodczego rośliny. Zawiera ono jajnik, który następnie rozwija się w owoc po zapłodnieniu. Naukowcy z zespołu projektu FRUIT LOOK stworzyli mutanty wysokiego rzędu ze znanych regulatorów, aby ustalić wzajemne relacje genetyczne pomiędzy nimi. Wyniki pokazują, że z tych regulatorów emanują kaskady cząsteczkowe. Hormony w działaniu Oprócz działania regulatorów genetycznych, hormony takie jak auksyna, cytokinina i gibereliny, zachowują się jak morfogeny w tworzeniu się słupkowia. Naukowcy przypisali nowe role w ramach homeostazy auksyny w obrębie kwiatu. Odkryto także inną rolę kwasu abscysynowego (ABA). Grupa skupiła się na kwasie ABA i jego roli w procesach zapłodnienia i dojrzewania. Centrum baz danych i sieci Jako przykład podejścia opartego na dużych zestawach danych badacze wykorzystali centrum baz danych Solcyc do ręcznego określania sieci metabolicznych w bazach danych dotyczących rodziny psiankowatych (Solanaceae), do której należą ziemniaki, pomidory, pieprz oraz rodzina tytoniu. Prace prowadzone przez konsorcjum FRUIT LOOK są prowadzone zgodnie z podejściem opartym na biologii systemów. Poprzez połączenie danych na temat regulatorów tworzenia się owoców, naukowcy zidentyfikowali regulatory i ich docelowe geny, aby zbudować szczegółowe sieci. Szkolenia w ramach projektu FRUIT LOOK Projekt FRUIT LOOK miał bardzo duży wpływ na wszystkich zaangażowanych badaczy, zarówno osób na wczesnym etapie kariery, jak i doświadczonych naukowców. „Początkujący naukowcy mieli okazję odwiedzić zagraniczne laboratoria i pracować w zaawansowanych technologicznie instytucjach badawczych”, podkreśla prof. Masiero. Doktoranci mieli możliwość generowania własnych danych i współpracy przy analizie. O szerokim zakresie szkoleń prowadzonych w ramach projektu świadczy liczba badań, które rozpoczęli. Do tej pory dwóch rozpoczynających karierę naukowców dostało się na studia doktorskie, jeden zyskał tytuł doktora, a trzech innych zrobiło habilitację. Wydano trzy publikacje w recenzowanych czasopismach naukowych obejmujące szeroki zakres tematów, takich jak wzorce zarodkowe, wykrywanie i kontrola auksyny, zatrzymanie merystemu i sieci metaboliczne. Kolejna dwa artykuły są obecnie recenzowane. Prof. Masiero podsumowuje sukces projektu FRUIT LOOK: „Projekt FRUIT LOOK przyniósł istotne postępy w procesach, które mają kluczowe znaczenie dla hodowców roślin, takich jak procesy dojrzewania owoców i krzyżowanie nasion”. Badanie ścieżek kontrolujących rozwój reprodukcyjny dodatkowo zwiększa użyteczność projektu, ponieważ zmiany klimatyczne i globalny wzrost cen żywności wskazują na konieczność skupienia zasobów na utrzymywaniu i zwiększaniu bezpieczeństwa żywnościowego.
Słowa kluczowe
FRUIT LOOK, owoce, sieć, gen, regulator, auksyna, kwas abscysynowy (ABA)
