Większa wydajność plonów dzięki przełomowym badaniom roślin
Przetrwanie gatunku ludzkiego zależy od stałego dostępu do podstawowych zasobów, takich jak żyzna ziemia, woda pitna, energia i różnorodność biologiczna. Nieodpowiedzialna konsumpcja stanowi zagrożenie dla naszych możliwości w zakresie wykarmienia rosnącej populacji, której liczebność do 2050 roku może osiągnąć nawet 9,7 miliarda osób. „Jeśli będziemy nadal zużywać surowce naturalne w dotychczasowym tempie, wkrótce zabraknie gruntów rolnych czy czystej wody, które są niezbędne do tego, by wszyscy mogli przeżyć”, wyjaśnia Ana Marta Pereira, badaczka realizująca projekt EpiAGPs, pracownik naukowy z tytułem doktora na Wydziale Bionauk włoskiego Uniwersytetu w Mediolanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Musimy zwiększyć wydajność plonów bez dalszego niszczenia naszej planety”. Genetyczne modyfikowanie określonych cech roślin uprawnych przynosi obiecujące rezultaty, zwiększając odporność roślin na stres czy choroby oraz wartości odżywcze produktów rolnych. Wykorzystywanie technologii pozwalających na edycję genów podlega jednak ścisłej kontroli w Europie, a organizmy zmodyfikowane genetycznie (GMO)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) są przedmiotem ciągłych dyskusji w zakresie ich bezpieczeństwa dla zdrowia i środowiska. „Jeśli chcemy zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na żywność, paszę i surowce bioenergetyczne, musimy ciągle rozwijać naszą wiedzę o roślinach”, wyjaśnia Pereira. Obejmuje to lepsze zrozumienie procesów biologicznych odpowiedzialnych za rozmnażanie roślin, co pomoże naukowcom zwiększać wydajność plonów oraz udoskonalać produkcję nasion w procesie sztucznej selekcji.
Jak rozmnażają się rośliny?
Zespół projektu EpiAGPs, finansowanego przez UE dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, postawił sobie jeden cel: poszerzyć stan wiedzy na temat rozmnażania roślin. „A dokładniej, naszym priorytetem było lepsze poznanie roli, jaką odgrywa specjalna grupa glikoprotein roślinnych zwana białkami arabinogalaktanu (AGP)(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, tłumaczy Pereira. „Wiemy, że te glikoproteiny są obecne we wszystkich roślinach i biorą udział w różnych procesach rozwojowych. Chcieliśmy lepiej zrozumieć, jaką funkcję pełnią te cząsteczki w procesie rozmnażania oraz co reguluje ich aktywność”. Do swoich badań Pereira wybrała przydrożny chwast – rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) – roślinę, która posiada wiele wspólnych cech z popularnymi roślinami uprawnymi, co sprawia, że jest idealnym przedmiotem badań, ponieważ ich wyniki można łatwo wykorzystać do udoskonalenia produkcji żywności. Przełomowym osiągnięciem w ramach projektu było odkrycie dokonane podczas analizy zmutowanej linii rzodkiewnika, która nie posiadała specyficznego AGP zwanego AGP4/JAGGER. „JAGGER to białko arabinogalaktanu, które jest niezbędne do zapobiegania zjawisku polispermii(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (wnikania do komórki jajowej więcej niż jednego plemnika) podczas rozmnażania rzodkiewnika”, wyjaśnia Pereira. „Dzięki badaniu tej linii rośliny uzyskaliśmy ogromne ilości danych na temat innych cząsteczek, które również mogą być zaangażowane w proces reprodukcyjny”.
Udoskonalanie upraw roślin spożywczych
Dokładne analizy przeprowadzone w ramach projektu EpiAGPs pozwoliły zespołowi zdobyć nowe, cenne informacje na temat funkcji AGP podczas rozmnażania roślin. „Mogliśmy zbadać nie tylko, jakie funkcje pełni AGP, ale także co reguluje ich aktywność podczas rozmnażania”, mówi Pereira. „Jest to dziedzina, która do tej pory nie była przedmiotem badań”. Te informacje pomogą naukowcom lepiej zrozumieć rolę AGP także w innych procesach rozwojowych roślin. „Musimy dokładnie zrozumieć podstawowe procesy molekularne regulujące rozmnażanie roślin, jeśli chcemy zwiększyć wydajność plonów i udoskonalić produkcję nasion”, twierdzi Pereira. „Udowodniliśmy, że ten cel da się osiągnąć w sposób zrównoważony dzięki inżynierii roślin, która może nam pomóc lepiej wykorzystywać dostępne grunty rolne”.
