UMO-2020/37/B/NZ9/00028

Tytuł projektu:	Epigenetyczna kontrola zaniku międzypokoleniowego przekazu pamięci stresu suszy w ziemniaku
Kierownik projektu:	prof. dr hab. Waldemar Marczewski
Numer umowy:	UMO-2020/37/B/NZ9/00028
Termin rozpoczęcia:	2021-02-01
Termin zakończenia:	2025-01-31

Susza jest najważniejszym stresem abiotycznym roślin uprawnych w skali globalnej. Długoterminowy niedobór wody wpływa destrukcyjnie na wzrost i rozwój roślin, i ich produktywność. Przejawem tych procesów są zmiany obserwowane na wielu poziomach funkcjonowania rośliny, począwszy od zmian na poziomie molekularnym, biochemicznym, do zaburzeń fizjologicznych. Ziemniak uprawny (Solanum tuberosum L.) zajmuje czwarte miejsce na liście gatunków o największym znaczeniu żywnościowym. To gatunek wrażliwy na stres wodny, aczkolwiek uprawniane odmiany wykazują zróżnicowaną reakcję na suszę. Szacuje się, że w kolejnych dekadach susza będzie przyczyną dużych spadków plonu, rzędu nawet 30%. Tolerancja ziemniaka na suszę jest cechą poligeniczną. Wyzwaniem dla nauki jest poszerzenie wiedzy o mechanizmach warunkujących lepszą tolerancję ziemniaka uprawnego na suszę. Pytania badawcze obejmują poznanie procesów aklimatyzacji roślin do warunków czasowego niedoboru wody, a także zjawiska powrotu do równowagi stosunków wodnych w trakcie wegatacyjnego wzrostu i rozwoju rośliny. Ziemniak w produkcji jest gatunkiem rozmnażanym wegetatywnie. Dlatego niezwykle ważnym jest poznanie jak stres suszy wpływa na następne pokolenia roślin rozmnażanych z bulw, a także jakie są molekularne podstawy obserwowanego zjawiska pamięci doznanego stresu w następnym pokoleniu roślin. Ważnym zagadnieniem jest  zidentyfikowanie czynników, które determinują zdolność niektórych genotypów ziemniaka uprawnego do „zapominania” o przebytym stresie suszy roślin matecznych.  Szczególnie ten drugi aspekt jest słabo poznany. Są naukowe dane aby twierdzić, że u podstaw pamięci/zapominania stresu suszy są zmiany epigenetyczne, związane z metylacją DNA, które przyczyniają się do obserwowanych zmian w ekspresji genów i ich produktów. Nowe technologie molekularne, w tym sekwencjonowanie nowej generacji (NGS, next generation sequencing), stały się od niedawna bodźcem rozwojowym w badaniach nad poznaniem różnic we wzorze ekspresji wielu genów w różnych tkankach, etapach wzrostu roślin i odmiennych warunkach uprawy, a także w odpowiedzi na stresy abiotyczne i biotyczne. W obecnym projekcie stawiamy hipotezę, że stres suszy przyczynia się do zmian epigenetycznych w bulwach ziemniaka, co determinuje ich odmienny obraz transkryptomiczny w kolejnych pokoleniach bulwowych roślin. Materiałem badawczym będą wybrane odmiany ziemniaka pochodzące w pierwszej linii od odmiany Katahdin, o zróżnicowanej reakcji na stres suszy. Zdobyta w ramach projektu wiedza o wzajemnych oddziaływaniach w relacji metylom-transkryptom będzie mogła być wykorzystana w przyszłości do selekcji form o podniesionej tolerancji na suszę w ramach wielu programów hodowlanych ziemniaka