Oddziaływanie węglowodanów z endogennymi cząsteczkami

Magda Formela
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Katedra Fizjologii Roślin
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
„Oddziaływanie węglowodanów z endogennymi cząsteczkami
sygnałowymi i ich wpływ na reakcje obronne
Lupinus luteus L.cv. Juno na Fusarium oxysporum”
Węglowodany pełnią kluczową rolę w reakcjach metabolicznych komórek roślinnych,
ponieważ są donorem szkieletów węglowych i substratem oddechowym wykorzystywanym
do generowania energii a także do biosyntezy polimerów. Dodatkowo cukry-podobnie jak
hormony działają jako fizjologiczne sygnały powodujące aktywację lub represję szeregu
genów roślinnych. Postępy dotyczące molekularnych mechanizmów rozpoznawania i reakcji
roślin wyższych na cukrowce w roślinach ujawniły, że węglowodany takie jak sacharoza i
heksozy, tj. glukoza i fruktoza są ważnymi molekułami sygnałowymi w regulacji źródłoodbiorca. Zatem regulacja rozdziału węgla pomiędzy tkankami źródłowymi i tkankami
odbiorcy u roślin wyższych jest nie tylko ważna dla ich wzrostu i rozwoju, ale również dla
utrzymania mechanizmów regulacyjnych na określonym poziomie. Istnieje wzrastająca liczba
dowodów o krzyżowaniu się, modulacji i integracji dróg sygnałowych dla węglowodanów,
fitohormonów i czynników wywołujących biotyczny stres. Te kompleksowe interakcje
wpływają na poziom transdukcji sygnału i koordynują regulację ekspresji genów odgrywając
centralną rolę w regulacji źródło–odbiorca.
Nadrzędnym celem badań realizowanej pracy doktorskiej jest sprawdzenie czy poziom
węglowodanów rozpuszczalnych w kiełkujących nasionach łubinu żółtego (Lupinus luteus
L.cv. Juno) wpływa na mechanizm syntezy cząsteczek sygnałowych oraz jaki może mieć to
związek z reakcjami obronnymi uruchamianymi względem patogenicznego grzyba Fusarium
oxysporum f.sp. Schlecht lupini. Równolegle istotnym jest oznaczenie poziomu mykotoksyn
produkowanych przez patogenicznego grzyba Fusarium oxysporum f.sp. lupini w
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
kiełkujących nasionach łubinu żółtego, co pozwoli na poznanie mechanizmu patogeniczności
tego grzyba w zróżnicowanych warunkach troficznych.
Wyniki badań otrzymane w ramach realizacji niniejszej pracy mogą przyczynić się do
wyznaczenia nowego kierunku dla hodowców roślin motylkowatych w celu wyprowadzenia
odmian łubinu odpornych na fuzariozę i w aspekcie poznawczym pozwolą na poznanie
wzajemnych oddziaływań pomiędzy sygnałem indukowanym przez węglowodany a
cząsteczkami sygnałowymi dostarczając ważnych informacji w zakresie patofizjologii roślin.
Tematyka niniejszej pracy doktorskiej, w ramach której realizowane były wyżej wspomniane
zagadnienia wpisuje się w założenia Regionalnej Strategii Innowacji dla Wielkopolski. Poza
tym, tematyka tej pracy jest zgodna z początkowymi etapami całego procesu innowacyjnego
dla Wielkopolski, bowiem programy hodowlane, realizowane obecnie, w większym niż
dotychczas stopniu uwzględniają takie kierunki badań jak zwiększenie poziomu odporności
na choroby i czynniki stresowe, ulepszanie cech jakościowych oraz zwiększenie plenności
nasiennej.
Ponadto realizowane badania dostarczają informacji na temat udziału węglowodanów
w aktywacji szlaków metabolicznych podczas interakcji roślina-patogen. Jednocześnie
przyczynią się do poszerzenia wiedzy na temat roli sacharydów w odporności roślin
uprawnych na patogeny grzybowe. Należy podkreślić, że poziom węglowodanów w
kiełkującym nasieniu i ich dostępność dla osi zarodkowej kiełkującego nasienia, jest istotny
szczególnie w heterotroficznej fazie wzrostu, ponieważ może to rzutować na podejmowane
przez nią reakcje obronne mające na celu przezwyciężenie infekcji i pohamowanie rozwoju
fuzariozy.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego