Pogłębienie wiedzy na temat informacyjnego RNA roślin
Aby koordynować swoje zachowania i wzrost, rośliny potrzebują komunikacji między komórkami. Cząsteczki sygnalizacyjne znane jako informacyjne RNA (mRNA), które przemieszczają się między komórkami roślin. Obecność mRNA w roślinach odkryto niedawno, jednak ich dokładna natura i sposób przemieszczania się wewnątrz roślin pozostawała niejasna. „Wiedzieliśmy, że informacyjne RNA może przemieszczać się między tkankami i komórkami, ale nie wiedzieliśmy nic na temat ich funkcji”, mówi Friedrich Kragler z Instytutu im. Maxa Plancka Molekularnej Fizjologii Roślin. W ramach projektu PLAMORF(odnośnik otworzy się w nowym oknie), finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), naukowcy pod kierownictwem Kraglera zbadali te fragmenty informacji genetycznej, aby dowiedzieć się więcej.
Modelowanie i analiza cech mRNA
Głównym celem Kraglera było zidentyfikowanie mechanizmu, który pozwala mRNA przemieszczać się między komórkami, i ustlenie, jakie ma to konsekwencje dla rośliny. Inna grupa kierowana przez Richarda Morrisa z John Innes Centre(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Zjednoczonym Królestwie miała za zadanie modelować i analizować cechy mRNA. Grupa kierowana przez Julię Kehr z Uniwersytetu w Hamburgu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) skupiła się na białkach wiążących RNA, które znajdują się w układzie naczyniowym roślin. Projekt PLAMORF przyniósł kilka zasadniczych odkryć. Jedno z nich dotyczyło tego, że białka wiążące RNA mogą tworzyć kondensaty, specjalną formę płynnych agregatów, które zdaniem naukowców mogą regulować dostępność i mobilność mRNA, zarówno w celu ochrony, jak i dostarczania ich w inne miejsca w roślinie. „Kondensaty te mogą powstawać w wyniku zmieniających się warunków środowiskowych”, zauważa Kragler, dodając, że może to być wynikiem suszy, jak i stresu cieplnego. Innym ważnym rezultatem było opracowanie nowej bazy danych do analizy wyników, po tym jak uczeni odkryli, że ich pierwotna baza danych zawierała wysoki stopień dezinformacji i możliwych fałszywych alarmów. „Zdając sobie sprawę, że szum statystyczny jest stosunkowo wysoki, zasugerowaliśmy całej społeczności, jak należy go analizować we właściwy sposób”, dodaje Kragler. Wymagało to dwóch lat ciężkiej pracy. „Było to jedno z najbardziej złożonych zadań, z jakimi mieliśmy okazję się zmierzyć”. Badanie wykazało również, że brak mobilności mRNA zmienia fenotyp rośliny, co znajduje odzwierciedlenie na przykład w różnym czasie formowania się kwiatów. „Oznacza to, że mobilność ta pozwala na utrzymywanie wzrostu roślin”, zauważa Kragler.
Dostarczanie informacji genetycznych przez transgeniczne korzenie
Jeden z istotnych rezultatów projektu był szeroko opisywany w mediach, w tym w kilku ważnych gazetach. W badaniu tym, opartym na metodach i ustaleniach projektu, stworzono transgeniczne korzenie, które mogą być szczepione na innych roślinach i dostarczać enzymy zmieniające informację genetyczną. Może to służyć do zmiany genomu rośliny w sposób, który jest dziedziczony w następnym pokoleniu, co pozwala szybko przyspieszyć hodowlę obiecujących upraw – w tym tych bardziej odpornych na zmianę klimatu. „W zależności od gatunku można skrócić okres hodowli o nawet 20 lub 30 lat”, mówi Kragler. Technikę te wykorzystuje obecnie wiele innych grup wykorzystuje do ulepszania swoich hodowli.
Zwiększenie bezpieczeństwa żywnościowego Europy
Odkrycia PLAMORF mogą mieć ogromny wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe, zwiększając odporność upraw na skutki zmiany klimatu, w tym upały, niedobór wody i rozwój patogenów. „Projekt przyniósł liczne korzyści w wymiarze akademickim oraz technologicznym dla przemysłu. Ponadto przyczynił się do przyspieszenia programów hodowlanych w kontekście przyszłych wyzwań w Europie”, zauważa Kragler. „Oceniam go zdecydowanie pozytywnie”.
