Rośliny podczas wzrostu narażone są na różne niekorzystne czynniki stresowe (temperatura, ograniczony dostęp do wody i związków odżywczych, ataki szkodników i patogenów). Aby przetrwać, nieustannie dostosowują metabolizm do zmiennych warunków środowiskowych. W centrum tych procesów regulacyjnych znajdują się poliaminy – niewielkie związki chemiczne, które są kluczowe dla wielu procesów fizjologicznych roślin.
Rośliny utrzymują ścisłe relacje z licznymi mikroorganizmami. Niektóre z nich kolonizują tkanki roślin, spędzając w nich cykl życiowy i funkcjonując jako endofity, często przynosząc gospodarzowi korzyści poprzez poprawę wzrostu i kondycji za sprawą produkowanych metabolitów. Są więc przeciwieństwem patogenów powodujących stany chorobowe roślin
Dr hab. inż. Bartosz Sekuła
foto: arch. prywatne
Potęga endofitów
Endofity dostarczają roślinom niezbędnych składników odżywczych, chronią je przed patogenami i szkodnikami oraz pomagają gospodarzowi radzić sobie ze stresem środowiskowym. Ich rolę w ekosystemie roślin można porównać do znaczenia bakterii jelitowych dla człowieka – żyjąc w harmonii wspomagają zdrowie i równowagę organizmu. Podobnie jest w przypadku roślin, które bez wsparcia endofitów często nie są w stanie samodzielnie przetrwać.
To zjawisko stało się podstawą do badania możliwości wykorzystania niektórych szczepów mikroorganizmów jako dodatek biopreparatów i nawozów. Jednak ze względu ograniczoną wiedzę na temat molekularnych mechanizmów oddziaływań roślin z endofitami, takie zastosowania bywają nie do końca przewidywalne.
i rola poliamin
Bakterie endofityczne, podobnie jak rośliny, regulują swoje funkcje życiowe między innymi poprzez przemiany poliamin. Jedna z hipotez projektu zakłada, że zmiany w intensywności produkcji oraz kompozycji poliamin mogą decydować o zasiedleniu tkanek rośliny przez endofity, czy też promować ich wzrost. Fluktuacje metabolizmu poliamin mogą też działać jako sygnał aktywujący specyficzne szlaki metaboliczne, w tym wykorzystujące poliaminy jako substraty.
Cel projektu
Celem projektu jest szczegółowe zrozumienie, jak metabolizm poliamin wspiera komunikację między roślinami a endofitami, zwłaszcza w kontekście wspólnej obrony przed niekorzystnymi warunkami środowiskowymi.
W początkowej fazie planowane jest scharakteryzowanie genomów wyizolowanych endofitów w celu oceny ich potencjału metabolicznego oraz zbadanie struktury i funkcji enzymów zaangażowanych w produkcję i przemiany poliamin.
Projekt obejmie też rośliny, w tym badania nad rolą poliamin w procesie zasiedlania roślin przez bakterie oraz nad metabolicznymi zmianami wywoływanymi zmiennym poziomem tych związków w warunkach stresu. Pełne poznanie roli poliamin i zrozumienie interakcji roślin z endofitami pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów rozwoju i wzrostu roślin.
W dalszej perspektywie może to przyczynić się do opracowania nowoczesnych i bezpiecznych dla środowiska technologii upraw, które będą wspierać równowagę ekosystemów roślin i mikroorganizmów.
