Katedra Fizjologii Roślin

Katedra Fizjologii Roślin
A. Profil badawczy
Profil badawczy Katedry Fizjologii Roślin obejmuje dwa główne kierunki; pierwszy - to
hormonalna regulacja wzrostu roślin w warunkach stresowych, a drugi to potencjały elektryczne
u roślin – geneza i funkcja. Podstawowym ogniwem zarówno pierwszego jak i drugiego
kierunku badań jest elektrogeniczna pompa protonowa (H+-ATPaza) zlokalizowana w
plazmalemmie komórek roślinnych. Zgodnie z załoŜeniami teorii kwasowego wzrostu, która, jak
do tej pory, jest jedyną teorią tłumaczącą wzrost indukowany przez auksynę, H+-ATPaza jest
kluczowym enzymem tego procesu. Plazmalemmowa pompa protonowa jest takŜe enzymem
odpowiedzialnym za powstawanie reakcji elektrycznej komórek roślinnych. Badania wzrostowe
prowadzone są w oparciu o całkowicie zautomatyzowany układ pomiarowy umoŜliwiający
równoczesny pomiar 3 parametrów wzrostowych: wzrostu wydłuŜeniowego komórek, pH ich
środowiska i potencjału membranowego komórek. Z kolei badania elektrofizjologiczne
prowadzone są w laboratorium wyposaŜonym w urządzenia słuŜące do klasycznych pomiarów
elektrofizjologicznych jak równieŜ urządzenie słuŜące do pomiarów techniką patch-clamp.
Technika ta umoŜliwia pomiary prądów płynących w czasie rzeczywistym przez pojedyncze
białko kanałowe.
Prowadzone badania dotyczą mechanizmów regulacji wzrostu i bioelektrogenezy komórek
roślinnych poddanych działaniu takich czynników jak: metale toksyczne (Cd, Pb, Al.),
promieniowanie ultrafioletowe (UV-A, UV-B, UV-C), temperatura, pole elektryczne i pole
magnetyczne. Działanie tych czynników jest rozpatrywane na tle działania auksyn (IAA,
4-Cl-IAA, IBA) i toksyny grzybowej – fuzikokcyny (FC), znanego stymulatora aktywności
plazmalemmowej H+-ATPazy. Prowadzone są równieŜ badania dotyczące aktywności
biologicznej substancji pochodzenia roślinnego tj. tiosulfinianów (np. allicyna), które są
zawarte w ekstrakcie czosnkowym.
Oprócz badań eksperymentalnych prowadzone są takŜe badania teoretyczne oparte na
matematycznym modelowaniu procesów wzrostowych.
B. Najistotniejsze osiągnięcia naukowe w ciągu ostatnich pięciu lat (2004-2008)
Wykazano, Ŝe: auksyna i fuzikokcyna obniŜa toksyczny efekt działania kadmu na wzrost
komórek roślinnych, przy czym fuzikokcyna zmniejsza równieŜ akumulację tego
pierwiastka; ołów blokuje aktywność kanałów SV (slow vacuolar channel) w tonoplaście
wakuol izolowanych z korzenia Beta vulgaris L.; tiosulfinian allicyna blokuje aktywność
ureazy i plazmalemmowej H+-ATPazy; w ekstremalnych temperaturach regulacja
indukowanego przez auksynę i fuzikokcynę wzrostu komórek roślinnych odbywa się za
pośrednictwem plazmalemmowej H+-ATPazy.
C. Pięć najwaŜniejszych publikacji naukowych Katedry w okresie 2004-2009
Zaborska, W., W. Karcz, M. Kot and A. Juszkiewicz. 2009. Modification of jack bean urease thiols by
thiosulphinates contained in garlic extract: DTNB titration studies. Food Chem. 112: 42-45
Kurtyka, R., E. Małkowski, A. Kita and W. Karcz. 2008. Effect of calcium and cadmium on growth and
accumulation of cadmium, calcium, potassium and sodium in maize seedlings. Polish J. of Environ. Stud.
1: 51-56
Karcz, W. and Z. Burdach. 2007. Effect of temperature on growth, proton extrusion and membrane potential in
maize (Zea mays L.) coleoptile segments. Plant Growth Regul. 52: 141-150
Karcz, W. and R. Kurtyka. 2007. Effect of cadmium on growth, proton extrusion and membrane potential in maize
coleoptile segments. Biol. Plant. 51: 713-719
Pietruszka, M. and S. Lewicka. 2007. Anisotropic plant growth due to phototropism. J. Math. Biol. 54: 4555-4565
Lekacz, H. and W. Karcz. 2006. The effect of auxins (IAA and 4-Cl-IAA) on the redox activity and medium pH of
Zea mays L. root segments. Cellular and Molecular Biology Letters 11: 376-383.