Prof. Justyna Lema-Rumińska z Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, opracowała najbardziej wydajną na świecie metodę klonowania jeżówki purpurowej. To osiągnięcie pozwala na szybkie wyprodukowanie biomasy – niezależnie od pory roku. O wyzwaniach stojących przed biotechnologami oraz o biologii eksperymentalnej roślin, opowiedziała Marii Sikorskiej, autorce telewizyjnego programu Z klimatem i z pasją.

Opracowała Pani najbardziej wydajną na świecie metodę klonowania jeżówki purpurowej, kuzynki rodzimego słonecznika i astrów. Na czym polega ta metoda?

- Metoda ta, zwana embriogenezą somatyczną, polega na regeneracji zarodków somatycznych, które powstają z komórek somatycznych liści. W dalszym etapie z zarodków, rozwijają się ulistnione pędy, które można zaaklimatyzować do warunków in vivo i dalej uprawiać je poza „szkłem”. Bardzo dużą zaletą tej metody jest jej wydajność, gdyż z malutkiego fragmentu liścia (o powierzchni około 1 cm2) można uzyskać, dzięki tej metodzie, nawet 200 zarodków somatycznych, z których dalej rozwiną się całkowite rośliny. To olbrzymi potencjał, który można wykorzystać zarówno do produkcji laboratoryjnej roślin, ale także w hodowli nowych odmian na etapie regeneracji ze zmienionych komórek somatycznych.

Jak ta metoda wygląda w praktyce?

- W praktyce - musimy pobrać tkanki liścia. Możemy wybrać liście roślin rosnące w warunkach in vivo (szklarni, ogrodzie lub na polu), ale wtedy musimy poddać je procesowi sterylizacji, czyli ‘unicestwić’ wszystkie mikroorganizmy (zarówno bakterie jak i jednokomórkowe grzyby) bytujące na powierzchni eksplantatów. Drugą możliwością jest pobranie sterylnych tkanek z kultur in vitro. Z takich sterylnych eksplantatów, wycina się prostokąty o boku około 1 cm i inokuluje się je na specjalnie do tego celu opracowaną pożywkę. Oczywiście, wszystko odbywa się w warunkach całkowicie sterylnych. Skład tej pożywki jest zgłoszony jako patent zarówno do Urzędu Patentowego RP, jak i Europejskiego Urzędu Patentowego, więc nie mogę go ujawnić…

Ile lat trwały prace nad tą metodą?

- Prace nad tą metodą trwały około 5 lat. W tym czasie, pomagało mi wielu moich studentów, którzy wykonywali pod moją opieką prace dyplomowe. Najbardziej żmudne jest liczenie zregenerowanych zarodków pod mikroskopem.

Dlaczego postanowiliście Państwo sklonować akurat kuzynkę słonecznika i astrów?

- Ta roślina ma wiele walorów… Jest nie tylko rośliną ozdobną, która cieszy nas w ogrodach i na rabatach swoim urokiem okazałych kwiatostanów, ale jest to także roślina o właściwościach leczniczych. Działa stymulującą na ludzki układ odpornościowy, a więc jest bardzo przydatna w walce z różnymi infekcjami wirusowymi, jak grypa czy wirus HIV, ale nie tylko. Całkiem niedawno, naukowcy udowodnili jej właściwości przeciwnowotworowe, a więc wachlarz cech, które mogą być przydatne człowiekowi się rozszerza… Dotychczasowe metody rozmnażania tej rośliny są mało wydajne. Jest ona rozmnażana głównie poprzez nasiona, a rośliny tak rozmnażane, często nie zakwitają w pierwszym roku uprawy. Ponadto, produkcja roślin na polu obarczona jest stosowaniem środków ochrony roślin, a produkt końcowy wymaga dodatkowo oczyszczenia. Propozycja klonowania jeżówki drogą embriogenezy somatycznej, oprócz ogromnej wydajności, niesie za sobą wyższą jakość roślin produkowanych w sterylnych warunkach laboratoryjnych. Taki materiał nie wymaga już oczyszczania, gdyż jest sterylny, nie ma ponadto ograniczeń związanych z sezonowością, w laboratorium możemy produkować rośliny przez cały rok, a więc uniezależniamy się od pór roku czy suszy występującej na polu…

Embriogeneza nie jest to nowa metoda. Sięgano po nią na przełomie lat 50. i 60. ub. w. Jednak teraz pojawia się mnóstwo aplikacji do poszczególnych gatunków. To metoda nieopłacalna w przypadku warzywa. W przypadku roślin ozdobnych, w tym drzew, dodatkowe wydatki z nią związane są uzasadnione. Dlaczego?

- W biologii eksperymentalnej roślin, czas ma znaczenie. Rzadko od razu uzyskuje się sukcesy, częściej trzeba na ten sukces ciężko zapracować… Podam taki przykład: Już w 1839 roku, naukowcy Schleiden i Schwann stwierdzili, że organizmy składają się z komórek i ogłosili totipotencję komórek roślinnych, czyli możliwość zregenerowania z jednej komórki całej rośliny. Ale w praktyce, udało się to dopiero w 1954 roku badaczowi o nazwisku Muir - jako pierwszy zregenerował on roślinę marchwi z tylko jednej komórki! A więc musiało upłynąć aż 115 lat, żeby osiągnąć ten cel!!! Jeśli chodzi o warzywa, to największą nadzieję na zastosowanie mikrorozmnażania u warzyw, budzi właśnie embriogeneza somatyczna. To ta metoda daje możliwość obniżenie kosztów produkcji in vitro - poprzez wprowadzenie systemów automatycznych, w tym bioreaktorów. U roślin ozdobnych, a szczególnie drzew, cena jednostkowa jest stosukowo wysoka, dlatego metody in vitro są dla nich opłacalne. Poza tym, drzewa potrzebują długiego czasu od posadzenia do wydania nasion (np. u świerku jest to około 30 lat). Czas ten można skrócić poprzez zastosowanie metod mikrorozmnażania, szczególnie embriogenezy somatycznej.

Chcesz przeczytać cały artykuł?

https://agronomist.pl/artykuly/klony-w-ogrodzie-czyli-biologia-eksperymentalna-roslin

https://agronomist.pl/