Wykorzystanie technik spektrometrii mas do profilowania i

„Wykorzystanie technik spektrometrii mas do profilowania i analizy
strukturalnej fenolowych metabolitów wtórnych w materiale
roślinnym”
Anna Staszków
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
Spektrometria
mas
jest
dynamicznie
rozwijającą
się
techniką
analityczną,
wykorzystywaną powszechnie w wielu dziedzinach nauki. Odgrywa ona szczególną rolę
w badaniach metabolomicznych. W przedłożonej pracy doktorskiej techniki spektrometrii mas
zostały zoptymalizowane i wykorzystane do analizy fenolowych metabolitów wtórnych
w tkankach roślinnych.
Flawonoidy są liczną i powszechnie występującą grupą naturalnych produktów
roślinnych. Zarówno ze względu na rolę jaką pełnią w roślinie jak i korzystny wpływ na
zdrowie człowieka zainteresowanie tą klasą związków stale wzrasta. Jednym z założeń
prowadzonych badań było poznanie roli flawonoidów w procesach odpornościowych różnych
odmian
łubinu
wąskolistnego podczas
infekcji grzybem
powodującym
antraknozę.
Antraknoza łubinu jest występującą na całym świecie i aktualnie jedną z najgroźniejszych
chorób grzybowych, gdzie straty plonu sięgają nawet 100%. Do tej pory nie znaleziono, ani
nie wyprowadzono odmiany łubinu całkowicie odpornej na tę chorobę.
Nadrzędnym celem zrealizowanej pracy doktorskiej jest ponowne upowszechnienie
uprawy łubinów w Wielkopolsce, z uwagi na proekologiczne korzyści dla naszego regionu.
Najważniejszą biologiczną cechą łubinów jest zdolność do wiązania azotu atmosferycznego,
co daje możliwość daleko idącej oszczędności w stosowaniu szkodliwego dla środowiska
nawożenia azotowego.
W
ramach
pracy
doktorskiej
przeprowadzono
analizę
profili
antybiotycznych
metabolitów wtórnych podczas grzybowej infekcji łubinu. Określono poziomy prenylowanych
izoflawonów i ich pochodnych obecnych zarówno w ekstraktach roślinnych
jak i na
powierzchni liścia. Do badań jakościowych i ilościowych wykorzystano sprzężone układy
chromatografii
cieczowej
i
gazowej
z
detektorami
mas
(LC/ESI/MSn
i
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
GC/MS).
Przeprowadzono również wstępną analizę korelacji poziomu syntezy prenylowanych
izoflawonów z poziomem transkrypcji wybranych genów szlaku fenylopropanoidów.
Uzyskane wyniki badań, pozwoliły na wskazanie odmian łubinów o podwyższonej odporności
na antraknozę, co stanowi podstawową wskazówkę podczas prowadzenia hodowli
odpornościowej nowych odmian.
Łubin jest rośliną, która wyewoluowała niezależnie na obszarze śródziemnomorskim
jak i na terenach obu Ameryk. Profile związków fenolowych w łubinach europejskich są
obecnie doskonale poznane, w przeciwieństwie do łubinów amerykańskich. W trakcie
dotychczasowej pracy badawczej przeprowadzono analizy profili fenolowych metabolitów
wtórnych w dziewięciu gatunkach łubinów meksykańskich i skorelowano je z danymi
uzyskanymi dla łubinów europejskich. Korelacja danych dotyczących profili flawonoidów
obecnych w tkankach, z informacjami na temat zachorowalności roślin na infekcje grzybowe
może pozwolić na opracowanie nowych strategii hodowli odpornościowej łubinów w Polsce.
Równocześnie w ramach przedstawionej pracy doktorskiej prowadzone były badania
dotyczące analizy strukturalnej i profilowania flawonoidów w innych gatunkach roślin.
Przeprowadzono doświadczenia z zakresu wykorzystania technik tandemowej spektrometrii
mas z kolizyjnie indukowaną dysocjacją do profilowania glikozydów flawonoidowych
w korzeniach włośnikowatych i kulturach komórkowych modelowej rośliny motylkowej
Medicago truncatula, a także w liściach pszenicy (Triticum aestivum L.). Powyższe badania
stały się podstawą do opracowania wydajnej metody analizy związków fenolowych. Ponadto
określone struktury flawonoidów zostały umieszczone w międzynarodowej bazie danych
widm masowych MassBank.
Podjęty projekt badawczy odpowiada obecnym potrzebom i wyzwaniom regionalnej
gospodarki rolnej. Planowane są dalsze eksperymenty mające na celu wdrożenie
uzyskanych
wyników
badań
w
warunkach
polowych,
w
ramach
współpracy
z wyspecjalizowanym ośrodkiem zajmujących się wprowadzaniem nowych odmian roślin
i przygotowaniem materiału siewnego. Istnieje zatem możliwość powstania płaszczyzny
współpracy sektora naukowego z sektorem gospodarczym, w celach aplikacyjnych
uzyskanych wyników badań.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego