Obrazowanie zmian właściwości fizyko-chemicznych tkanek rzepaku pod wpływem krzemu w warunkach optymalnego nawodnienia i w suszy

Zmieniający się klimat oraz postępujący proces stepowienia ziemi stają się aktualnie kluczowymi obszarami do prowadzenia wielu badań. Dużą rolę w pobudzaniu wzrostu i rozwoju roślin, a także łagodzeniu abiotycznych i biotycznych skutków stresów ma suplementacja roślin krzemem. Mechanizm działania tego pierwiastka w roślinach pozostaje jednak nadal niejasny i jest intensywnie badany, co ma szczególne znaczenie nie tylko ze względów poznawczych, ale także w odniesieniu do prowadzenia wydajniejszej gospodarki rolnej. Większość badań w tym zakresie dotyczy głównie roślin zaliczanych do dobrych akumulatorów krzemu. W dotychczasowych badaniach kierownika projektu oraz zespołu wykazano jednak, że ma on również pozytywne działanie u rzepaku (Brassica napus var. napus), zaliczanego do słabych akumulatorów tego pierwiastka. Celem realizowanego działania badawczego jest charakterystyka zmian zachodzących na poziomie tkanek poszczególnych organów rzepaku (korzeni, łodyg i liści), wynikających z suplementacji roślin krzemem, w warunkach okresowego niedostatku wody w glebie. Badania przeprowadzone będą na rzepaku jarym, odmiany Markus. Trzytygodniowe rośliny będą podzielone na 3 grupy i podlewane 3 razy w odstępach tygodniowych odpowiednio: wodą, krzemowym preparatem Optysil oraz roztworem kwasu ortokrzemowego. Następnie połowa roślin będzie poddana 10-dniowemu stresowi suszy. Obrazowanie zmian dotyczących przebiegu lignifikacji jak i odkładania się kalozy przeprowadzone zostanie na skrawkach mikrotomowych w mikroskopie fluorescencyjnym w ramach współpracy z UJ w Krakowie, a zmiany w zawartości krzemu w poszczególnych organach w oparciu o skaningową mikroskopię elektronową (SEM) z nakładką do promieniowania rentgenowskiego (EDX) w ramach współpracy z Instytutem Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. Ponadto, dla dokładnej charakterystyki zmian w budowie ściany komórkowej organów rzepaku wywołanych suplementacją krzemu w reakcji na stres suszy, wykonana zostanie we współpracy z Uniwersytetem Śląskim w Katowicach ultrastrukturalna immunolokalizacja arabinogalaktanu oraz wybranych pektyn i hemiceluloz. Przeprowadzona zostanie także analiza wybranych genów syntazy kalozy (CalS) z wykorzystaniem Real-Time PCR. Do badań wybrano gatunek, który dotychczas słabo rozpoznano pod kątem suplementacji krzemem, ale równocześnie ma on strategiczne znaczenie dla rolnictwa i przemysłu. Rzepak zarówno w Polsce jak i na świecie jest kluczowym gatunkiem w produkcji oleju, a jego wrażliwość na działanie okresowego niedostatku wody w glebie jest bardzo duża. Rozpoznanie mechanizmów ochronnej roli krzemu w reakcji ważnych użytkowo roślin na biotyczne i abiotyczne czynniki stresowe jest podstawą dalszych działań mających na celu ograniczanie strat w rolnictwie. Zobrazowanie rozmieszczenia krzemu w tkankach poszczególnych organów, obserwacja przebudowy struktur ściany komórkowej, czy analiza ekspresji genów syntazy kalozy, są kluczowe dla uzyskania wglądu w mechanizm działania krzemu u rzepaku.