streszczenie(PL)

STRESZCZENIE
Susza jest jednym z ważniejszych stresów abiotycznych wpływających na wzrost,
rozwój i produktywność roślin. Straty plonów roślin uprawnych wywołanych deficytem wody
są poważnym problemem gospodarczym, dotykającym wiele regionów Polski, w tym
Wielkopolskę. Stąd też badanie morfologicznych, fizjologicznych i molekularnych zmian
zachodzących w roślinach w odpowiedzi na stres niedoboru wody może pomóc
w wyjaśnianiu mechanizmów rządzących nabywaniem przez nie tolerancji, a tym samym
umożliwić
opracowanie
strategii
służących
zwiększeniu
produktywności
roślin
w niesprzyjających warunkach środowiska.
Stres osmotyczny wywołuje szereg niekorzystnych zmian w roślinie. Jedna z linii
obrony przed konsekwencjami tych zmian polega na tzw. dostosowaniu osmotycznym, które
zachodzi poprzez zwiększenie w komórce stężenia niskocząsteczkowych związków
organicznych. Grupa tych związków nazywana jest substancjami kompatybilnymi,
osmoprotektantami lub osmolitami. Związki te pełnią główną rolę w utrzymywaniu turgoru
w warunkach stresu osmotycznego; ponadto zaangażowane są w stabilizowanie białek
i struktur komórkowych, a także biorą udział w zmiataniu reaktywnych form tlenu.
W ramach przedłożonej pracy doktorskiej przeprowadzono profilowanie metabolitów
liści i korzeni jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) form rodzicielskich Maresi
i Cam/B1/CI oraz 100 linii populacji mapującej wyprowadzonej z tych genotypów, a także
odmian referencyjnych Sebastian i Stratus, w warunkach optymalnej wilgotności podłoża
i w warunkach niedoboru wody z zastosowaniem chromatografii gazowej sprzężonej ze
spektrometrią mas. Dodatkowo przeprowadzono analizę składu jakościowego i ilościowego
związków wchodzących w skład wosków kutykularnych liści form rodzicielskich.
Analiza profili metabolitów liści i korzenia ujawniła, że rośliny jęczmienia syntetyzują
liczne metabolity, których ilość zmienia się zarówno w odpowiedzi na stres niedoboru wody,
jak i pomiędzy genotypami, co wskazuje na złożone mechanizmy procesów adaptacyjnych
i aklimatyzacyjnych w poszczególnych genotypach w obrębie tego samego gatunku. Ponadto
przeprowadzona analiza statystyczna pozwoliła na identyfikację zmian wywołanych
interakcją Odmiana/Linia x Susza, wskazujących potencjalne metaboliczne markery związane
z tolerancją roślin (lub jej brakiem) na stres niedoboru wody. Wśród metabolitów
wykazujących taki efekt można wyróżnić związki należące do różnych klas, w tym
aminokwasy, węglowodany, kwasy karboksylowe, aminy, lipidy oraz związki dotychczas
niezidentyfikowane (opisane identyfikatorami bazy Golm Metabolome Database). Z kolei
analiza składu jakościowego i ilościowego wosków kutykularnych wykazała, że na wosk
u tego gatunku składają się przede wszystkim alkanole (głównie heksakozanol), ale także
alkany i kwasy tłuszczowe. Stres niedoboru wody nie wpływa jednak w znaczący sposób na
skład wosków obecnych na powierzchni liści jęczmienia.
Postawione
zadanie
badawcze
jest
częścią
multidyscyplinarnego
projektu
POLAPGEN-BD. Korelacja zmian poziomów akumulacji metabolitów w liściach
i korzeniach jęczmienia z wynikami otrzymanymi w pozostałych zadaniach Projektu,
dotyczących m.in. zmian cech plonu, a także cech morfologicznych, anatomicznych oraz
molekularnych (genomu, transkryptomu, proteomu), może dostarczyć cennych markerów
determinujących odporność jęczmienia na suszę i być przydatna w selekcji roślin
w programach hodowlanych.