Alternatywne czynniki redukujące zjawisko albinizmu roślin regenerowanych z androgenicznych kultur pszenicy i pszenżyta

Dotacja: HOR hn-801-PB-14/15,  HOR hn-801-PB-8/16, Zadanie 2

Streszczenie: Zjawisko albinizmu roślin regenerowanych z androgenicznych kultur pylnikowych stanowi istotny problem ograniczający wykorzystanie androgenezy w hodowli zbóż. Doniesienia naukowe wskazują, że poziom albinizmu zależy od genotypu oraz rodzaju i natężenia stresu stosowanego w celu indukcji androgenezy. W proponowanym projekcie analizowane będą możliwości zastosowania alternatywnych stresów indukujących proces androgenezy pszenicy i pszenżyta, które umożliwiają ograniczenie zjawiska albinizmu w kulturach in vitro. Cel badawczy projektu ukierunkowany został na poznanie mechanizmów blokady biogenezy chloroplastów oraz ich regulacji przez stosowane alternatywne czynniki stresowe. Badania prowadzone będą dla genotypów scharakteryzowanych wcześniej jako podatne na zjawisko albinizmu vs genotypy regenerujące wysoki procent roślin zielonych. Porównane zostaną czynniki stosowane w fizjologii roślin do testowania funkcjonowania chloroplastów i potencjalnie indukujące androgenezę: (1) standardowo stosowany chłód, (2) stres wysokiej temperatury, (3) krótki okres działania wysokiego natężenia światła o określonej kompozycji spektralnej. Wpływ czynników indukcyjnych zbadany zostanie: na wczesnych etapach powstawania mikrospor oraz w początkowej fazie podziałów komórkowych - bezpośrednio po zastosowaniu określonego stresu. Cytologiczna analiza rozwoju chloroplastów i membran tylakoidowych, ekspresji genów markerowych biogenezy chloroplastów i specyficznych chloroplastowo białek, wzoru barwników chloroplastowych wraz z obrazowaniem w czasie rzeczywistym fluorescencji chlorofilu poszczególnych tkanek fotosyntetyzujących w niedojrzałych kłosach pozwoli na uzyskanie informacji o dynamice powstawania chlorofilu i dojrzewaniu chloroplastów w czasie przeprogramowania rozwoju gametofitowego w sporofityczny. Wskaże również, czy zaburzenia biogenezy chloroplastów występują na poziomie syntezy poszczególnych składników membran tylakoidów, wbudowywania ich w membrany, czy poprawnego formowania struktur membranowych chloroplastów. Natomiast, porównanie zbalansowania reaktywnych form tlenu (ROS) vs aktywność systemu antyoksydacyjnego (drobnocząsteczkowego i enzymatycznego) oraz analiza indukcji programowanej śmierci komórki (PCD) pozwoli na określenie czy ograniczanie sporofitycznego rozwoju jest efektem specyficznej eliminacji komórek.

Cel zadania:

Celem badań jest weryfikacja hipotez badawczych:

H1: Rozwój plastydów może być modyfikowany na najwcześniejszych etapach androgenezy przez aplikację odpowiednich czynników abiotycznych; krótkie okresy wysokiej temperatury i wysokiego natężenia światła mogą być stosowane alternatywnie do indukcji chłodowej oraz ograniczać zjawisko albinizmu.

H2: Zjawisko albinizmu jest rezultatem niezbalansowanego zapotrzebowania energetycznego komórek lub braku odpowiednich sygnałów rozwojowych, a w konsekwencji zaburzeń rozwoju i eliminacji plastydów podczas przeprogramowania rozwoju gametofitowego w kierunku sporofitycznym.

H3: Zjawisko albinizmu jest rezultatem niezbalansowania ROS i indukcji programowanej śmierci komórki, która prowadzi do autoeliminacji komórek gametycznych zdolnych do przeprogramowania rozwoju w kierunku sporofitycznym.

Okres realizacji: 72 miesiące

Wyniki uzyskane, w każdym roku realizacji będą zamieszczane na stronie internetowej, nie później niż do dnia 15 stycznia następnego roku, i są dostępne nieodpłatnie dla wszystkich zainteresowanych.

Sprawozdanie 2015

Sprawozdanie 2016

Sprawozdanie 2017