Dzięki pracy naukowców z Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, w niedalekiej przyszłości, rośliny skuteczniej obronią się przed szkodnikami, chorobami oraz stresami abiotycznymi. Badania mogą mieć też pozytywny wpływ na człowieka.
Prof. dr hab. Monika Rakoczy-Trojanowska – kierownik Katedry Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin SGGW – prowadzi projekt nakierowanym na pogłębienie wiedzy o genetycznym podłożu biosyntezy benzoksazynoidów (BX) – metabolitów wtórnych występujących u roślin z rodziny Poaceae. Metabolity te odpowiadają za reakcje obronne na stres biotyczny.
Mimo kilkudziesięciu lat badań, wiele aspektów związanych z genetyką BX nadal nie zostało wyjaśnionych, a poglądy naukowców często różnią się od siebie.
– Uważa się, że BX są substancjami obronnymi, przede wszystkim zbóż, ale bardzo niewiele wiadomo, na ile ta reakcja odpornościowa jest indukowana przez stresy – zauważa kierownik projektu. Zwraca uwagę, że dotychczas jedynie nieliczni naukowcy badali „drugą stronę medalu”, np. to, jak stresy wpływają na podwyższenie ekspresji genów i na zmiany poziomu syntezy BX. – Inspiracją tematyki mojego projektu był bardzo ciekawy artykuł, dotyczący genów, które kontrolują pewne etapy biosyntezy BX u kukurydzy – dodaje.
Profesor stwierdziła, że żyto, którym zajmuję się od 30 lat, byłoby idealnym obiektem do badań podstawowych nad BX, ponieważ charakteryzuje się dużą zawartością tych związków i używa tej „broni” w sposób bardzo efektywny. Z drugiej strony żyto jest rośliną bardzo trudną do badan ze względu na duży i skomplikowany genom oraz biologię kwitnienia.
Zaczęło mnie to bardzo interesować. Stwierdziłam, że muszę złożyć wniosek dotyczący badań podstawowych nad tym zagadnieniem – nie ukrywa Rakoczy-Trojanowska. Szczególnie intrygujące wydawało się, czy rośliny rosnące w pobliżu żyta wywołują u niego reakcję w postaci indukcji syntezy BX. Do tej pory uważano, że ten gatunek zboża ma silne właściwości allelopatyczne, tzn. wydzielane przez jego korzenie substancje niszczą rośliny znajdujące się w jego sąsiedztwie.
Prof. Rakoczy-Trojanowska doszła do wniosku, że ta reakcja musi być obustronna, a reakcja obronna żyta może polegać na podwyższonej syntezie BX. Do potwierdzenia własnych założeń wytypowała kilka gatunków koniczyn, których żyto nie toleruje w swoim towarzystwie.
– Wykonałam już serie doświadczeń, gdzie wysiewałam żyto i koniczynę i w różnym czasie tej wspólnej uprawy analizowałam, co się dzieje z żytem: czy i jak zmienia się zawartość BX oraz poziom ekspresji genów kontrolujących ich biosyntezę. Jeżeli okaże się, że substancje wydzielane przez koniczynę spowodują indukcję syntezy BX, będzie można wykorzystać taki typ uprawy do wzmocnienia potencjału obronnego żyta przeciwko różnym stresom środowiskowym. Jednocześnie koniczyna pełniłaby rolę naturalnego „dostawcy” azotu i dodatkowo hamowała wzrost chwastów – wyjaśnia kierownik projektu.
Jeżeli dalsza seria testów przeprowadzonych z hodowcami potwierdzi tezę uczonej z SGGW – uprawa żyta obok koniczyny idealnie wpiszę się w ideę zrównoważonego rolnictwa. Zrodzi również perspektywę dla żyta jako gatunku dla upraw zerowych lub jako rośliny okrywowej. Wiedza zdobyta w badaniach przełoży się też bezpośrednio na nas, ponieważ BX posiadają właściwości prozdrowotne dla człowieka.
Prof. Monika Rakoczy-Trojanowska jest cenionym naukowcem w zakresie biotechnologii roślin, autorką ponad 50 prac naukowych, kilku rozdziałów podręcznikowych i ponad 200 doniesień konferencyjnych.
– Wiedziałam, że będę genetykiem już na drugim roku studiów. Do tego zachęcili mnie i wykładowcy i prowadzący ćwiczenia. Genetyka to najciekawsza rzecz, jaka mnie do tej pory spotkała i cały czas się nią fascynuję – podsumowuje kierownik projektu pt. „Genetyczne i środowiskowe uwarunkowania regulacji biosyntezy benzoksazynoidów – kluczowych metabolitów wtórnych żyta”, realizowanego w ramach OPUS, programu Narodowego Centrum Nauki.
Damian Baran
