Kamila Kupisz

Kamila Kupisz
[email protected]
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
Wydział Biologii i Nauk o Ziemi
Instytut Biologii
Zakład Biofizyki
Tytuł pracy doktorskiej:
„Wpływ chłodu i agonistów termoreceptorów na potencjał błonowy
Conocephalum conicum L.”
Mechanizm, za pomocą którego rośliny reagują na obniżenie temperatury nie został jak dotąd
dokładnie poznany. Na świecie prowadzonych jest wiele badań nad wpływem niskich
temperatur na rośliny a ich celem jest m.in. poznanie mechanizmów percepcji zmian
temperatury szczególnie we wczesnych fazach odpowiedzi na te bodźce. Wiadomo, że rośliny
pobudliwe, w tym wątrobowiec Conocephalum conicum, reagują na nagłe ochłodzenie
depolaryzacją potencjału błonowego i generacją potencjałów czynnościowych (APs),
w których formowaniu biorą udział kanały wapniowe, chlorowe i potasowe.
Sposób przekazywania sygnału wywołanego bodźcem termicznym jest natomiast dokładnie
scharakteryzowany w komórkach zwierzęcych i zakłada, że kluczową rolę w odczuwaniu
temperatury odgrywają znajdujące się w zakończeniach neuronów termowrażliwe kanały
jonowe TRP (Transient Receptor Potential). Szczególne zainteresowanie budzą receptory
zimna, w tym TRPM8, aktywowany temperaturą z zakresu 8 – 28ºC a także mentolem
i innymi związkami „chłodzącymi”. Mentol wiążąc się z kanałem TRPM8 uwrażliwia
organizm zwierzęcy na działanie niskiej temperatury dając w ten sposób odczucie chłodu,
przy czym jego kilkakrotne zastosowanie powoduje odczulenie receptora, które jest
wykorzystywane w leczeniu bólu. Na poziomie błonowym aktywacja TRPM8 objawia się
generacją potencjałów czynnościowych.
Przeprowadzone w ramach pracy doktorskiej badania pokazują, że Conocephalum conicum
także reaguje na mentol oraz eukaliptol i geraniol, generując potencjały czynnościowe. Zatem
skoro chłód wywołuje potencjały czynnościowe zarówno u roślin jak i zwierząt to pojawianie
się APs u roślin pobudliwych po zastosowaniu związków „chłodzących” jest podstawą do
dalszych badań nad znalezieniem roślinnych struktur, homologicznych do zwierzęcego
TRPM8.
Poszukiwania
te
są
prowadzone
z
wykorzystaniem
pomiarów
wewnątrzkomórkowych potencjału błonowego, techniki patch-clamp pomiaru aktywności
kanałów jonowych, techniki warstw jednocząsteczkowych i metody spektroskopii
w podczerwieni.
Znalezienie roślinnego TRP posiadającego tak jak TRPM8 właściwości odczulające dawałoby
możliwość desensytyzacji receptora a zatem i wzrostu odporności roślin na chłód poprzez
sukcesywne stosowanie mentolu lub innych związków „chłodzących”. To właśnie
desensytyzacja roślinnych kanałów typu TRP byłaby cechą szczególnie pożądaną
w aklimatyzacji roślin do niskiej temperatury. Wystarczyłoby jedynie kilkakrotne
zastosowanie jednego ze wspomnianych związków by zapewnić mrozoodporność lub
przynajmniej zwiększyć tolerancję na chłód. Zastosowanie środków “chłodzących”
pozwoliłoby zatem na hodowle odmian tradycyjnych, których zabezpieczenie przed mrozem
i dużymi wahaniami temperatury mogłoby się dokonywać poprzez potraktowanie upraw
odpowiednio dobranym specyfikiem mentolowym, na wzór oprysków jakie stosuje się w celu
ochrony przed szkodnikami lub chorobami grzybiczymi i wirusowymi. Z drugiej strony, jeśli
badane związki agonistyczne termoreceptora TRPM8 działają na rośliny tak jak chłód,
wówczas ich zastosowanie u roślin ozimych, wymagających długiej wernalizacji,
doprowadziłoby do rozpoczęcia procesu kwitnienia bez umieszczania w specjalnych
komorach
chłodzących,
“niskotemperaturowe”.
ponieważ
związek
zapewniałby
właściwe
warunki