Joanna Gracz

„Alternatywny splicing jako mechanizm odpowiedzi na stres
herbicydowy u kukurydzy zwyczajnej”
Joanna Gracz
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
Województwo wielkopolskie ma długie i bogate tradycje rolnicze, jest jednym z liderów
produkcji żywności w Polsce, a plony uzyskiwane przez większośc gospodarstw są zbliżone
do uzyskiwanych w krajach Europy Zachodniej. Dwie trzecie powierzchni województwa to
użytki rolne, które stanowia największe bogactwo regionu. Kukurydza jest jedną z
najważniejszych roślin pastewnych naszej strefy klimatycznej, a uprawy krajowe nadal nie są
w stanie pokryć wzrastającego zapotrzebowania rynku, dlatego znaczy udział w produkcji
pasz ma kukurydza importowana, w tym także odmiany genetycznie zmodyfikowane, jak
odmiana Roundup Ready NK 603, odporna na glifosat, substancję czynna herbicydu
systemicznego Roundup
Proces alternatywnego splicingu jest jednym z etapów odczytu informacji genetycznej i
przyczynia się do powiększenia zestawu białek obecnych w komórkach organizmów
zwierzęcych i roślinnych, poprzez tworzenie wielu zróżnicowanych wariantów mRNA z
pojedynczego genu. Nie jest on jednak wystarczająco dobrze poznany i scharakteryzowany
u kukurydzy zwyczajnej – jednej z najistotniejszych roślin uprawnych. W realizowanym
projekcie zakładamy poznanie i zmapowanie całego transkryptomu kukurydzy zwyczajnej
linii wrażliwej i tolerancyjnej na stosowany w uprawach roślin transgenicznych glifosat. Dzięki
temu możliwe będzie zlokalizowanie transkryptów powstałych na drodze alternatywnego
splicingu i określenie jaką rolę pełni ten proces w odpowiedzi roślin na warunki stresu
herbicydowego. Zastosowanie metody sekwencjonowania nowej generacji - techniki Illumina,
pozwala na poznanie sekwencji transkryptów w znacznie krótszym czasie oraz przy
mniejszym nakładzie środków finansowych niż dotychczas szeroko stosowana metoda
Sangera. W kolejnym projekcie obejmującym poszukiwanie sekwencji regulujących splicing,
zakładamy wytypowanie sekwencji łączących się z białkami bogatymi w serynę i argininę
(białka SR), które są czynnikami białkowymi regulującymi proces składania mRNA.
Sekwencje te posiadają aktywność wyciszaczy lub wzmacniaczy procesu splicingu, a ich
aktywność chcemy potwierdzić w testach in vitro na kulturach protoplastów wyprowadzonych
z kukurydzy. Rezultatem podjętych analiz będzie wytypowanie puli krótkich sekwencji
nukleotydów, które będą wpływały na proces splicingu promując usuwanie lub włączanie do
cząsteczki mRNA sekwencji, w obrębie której się znajdują. Zidentyfikowane motywy
sekwencyjne mogą w przyszłości być użyte do wzmacniania lub wyciszania ekspresji
konkretnych transkryptów, a tym samym do uzyskania pożądanych izoform białek.
Poznanie i zrozumienie mechanizmów molekularnych zaangażowanych w odpowiedź
roślin na warunki stresu herbicydowego pozwoli w przyszłości na bardziej efektywną selekcję
linii hodowlanych i dobór odpowiednich środków ochrony dla konkretnej odmiany kukurydzy.
Może to w istotny sposób zmniejszyć negatywny wpływ stosowania środków chemicznych w
rolnictwie, nie wywołując obaw o zagrożenie dla środowiska czy zdrowia ludzi. Opracowanie
podstaw teoretycznych odporności i tolerancji roślin na herbicydy pozwoli jednoznacznie
określić odmiany, które są wrażliwe na konkretne substancje czynne, co pozwoli dobrać
odpowiednie środki ochrony do odpowiedniej odmiany i tym samym zmniejszy straty plonów
plantatorów. Jest to szczególnie istotne w przypadku tak ważnego gospodarczo gatunku,
jakim jest kukurydza zwyczajna, której areał upraw także w województwie wielkopolskim
ciągle wzrasta.
Kukurydza zwyczajna w drugim tygodniu wzrostu, rośliny niepoddane zabiegowi oprysku (po lewej
stronie linia wrażliwa na glifosat S79757, po prawej linia tolerancyjna na glifoast S245).
Autor:Joanna Gracz.