cel projektu

TYTUŁ PROJEKTU:
Transgeniczna roślina rzepaku (Brassica napus) o podwyższonej tolerancji i akumulacji metali ciężkich do
rekultywacji zanieczyszczonych gleb
WSTĘP:
Zanieczyszczenie gleb metalami stanowi przedmiot troski na całym świecie. Potrzeba zwiększenia areału
gruntów pod inwestycje oraz na cele rolnicze wymusza realizowanie celu oczyszczania gleb min. z metali
cięzkich. Metody konwencjonalne wiążą się zwykle z wysokimi kosztami oraz bezpowrotną utratą gleby.
Wykorzystanie roślin do usuwania z gleb np. metali ciężkich w procesach fitoremediacji1 stanowi obiecującą i
korzystną dla środowiska perspektywę. W fitoremediacji metali ciężkich używane są rośliny o wysokiej
tolerancji i akumulacji (dobre akumulatory i hiperakumulatory) i toleracji na ich jony. Brassicaceae
(kapustowate) jest rodziną obejmującą najwięcej dobrych akumulatorów metali ciężkich. Jej przedstawiciel
gorczyca sarepska (Brassica juncea) była z powodzeniem stosowana w fitoremediacji ołowiu. Względnie
wysoką tolerancję i akumulację ołowiu wykazuje także rzepak (Brassica napus). Odpowiednich organizmów dla
celów fitoremediacji metali ciężkich poszukuje się wśród roślin dziko rosnących oraz coraz szerszej stosowana
jest strategia modyfikacji genetycznych roślin uprawnych w kierunku podwyższonej tolerancji i akumulacji
jonów metali.
INFORMACJE DOTYCZĄCE PROJEKTU:
 tolerancja i akumulacja metali ciężkich u roślin jest uwarunkowana szeregiem mechanizmów obronnych, w
tym strategią detoksyfikacji (unieszkodliwiania) jonów2 w komórce
 system fitochelatynowy3 jest istotnym elementem obrony przez detoksyfikację u roślin, w tym u rzepaku
 kluczowym enzymem detoksyfikacyjnego systemu fitochelatynowego jest syntetaza γ-glutamylocysteinowa
(γ-ECS)4, ponieważ limituje tempo jego funkcjonowania
 gen γ-ECS rzepaku odmiany Tapidor został zsekwencjonowany, sekwencja jest dostępna w internetowej
bazie danych GeneBank (www.ncbi.nlm.nih.gov) oraz DNA z sekwencją tego genu jest w naszym
laboratorium dostępne jako część insertu w plazmidzie typu BAC5, zaopatrzone w plazmid bakterie E. coli
są przechowywane w -80º w stocku glicerolowym6
 nadekspresja genu γ-ECS u blisko z rzepakiem spokrewnionej rośliny Brassica juncea (gorczyca)
spowodowało wzrost tolerancji i akumulacji kadmu
CEL PROJEKTU:
Uzyskanie transgenicznej rośliny rzepaku o podwyższonej zdolności do fitoremediacji gleb z metali ciężkich.
ZADANIE BADAWCZE:
Zadaniem badawczym jest sporządzenie dokładnego – ‘krok po kroku’- planu projektu uzyskania rośliny
rzepaku o podwyższonej tolerancji i akumulacji metali ciężkich w oparciu o dostępność sekwencji i DNA genu
γ-ECS. Sporządzenie planu obejmuje opis hipotezy doświadczalnej oraz poszczególnych etapów prowadzących
do uzyskania rośliny transgenicznej z uwzględnieniem umożliwiających ich przeprowadzenie technik biologii
molekularnej i biotechnologii, a także metod służących weryfikacji hipotezy (weryfikacji transgeniczności oraz
ewentualnego wzrostu tolerancji i akumulacji metali).
fitoremediacja – zespół technologii wykorzystujących żywe rośliny od usuwania zanieczyszczeń ze
środowiska. Np. uprawa odpowiednich roślin na terenach zanieczyszczonych metalami ciężkimi skutkuje
obniżeniem ich zawartości poprzez ekstrakcję ich jonów z gleb i akumulację w tkankach roślinnych, a uzyskana
biomasa podlega procesowi utylizacji.
2
detoksyfikacja jonów – przeprowadzanie jonów w formę mniej szkodliwą np. poprzez kompleksowanie ze
związkami obecnymi w komórce, usuwanie z cytozolu i odkładanie w postaci złogów
3
system fitochelatynowy – w komórce roślinnej jony metali ciężkich są chelatowane przez krótkie peptydy –
fitochelatyny. Fitochelatyny wspomagają także ich transport do złogów w wakuoli, gdzie ich negatywny wpływ
na funkcje komórki jest zminimalizowany. System fitochelatynowy stanowi szlak biosyntezy fitochelatyn.
4
γ-ECS – prekursorem fitochelatyn jest glutation, γ-ECS katalizuje pierwszy z dwóch etapów syntezy glutationu
w komórce.
5
BAC – Bacterial Artificial Chromosome
6
stock glicerolowy – metoda długoterminowego przechowywania klonów bakteryjnych, bakterie przez wiele
miesięcy przebywają w temperaturze -80º w formie gotowej do przywrócenia funkcji życiowych przez
umieszczenie w pożywce.
1