Znajdź zawartość

"Kichające" rośliny mogą rozprzestrzeniać patogeny na swoich sąsiadów - twierdzą naukowcy. Okazuje się bowiem, że zlewające się na superhydrofobowej powierzchni liści pszenicy krople rosy podlegają "efektowi katapulty", przez który spory wywołującego rdzę brunatną pszenicy grzyba Puccinia triticina rozprzestrzeniają się na pobliskie rośliny. Autorzy artykułu z Journal of the Royal Society Interface wyjaśniają, że opisywane zjawisko można wyjaśnić dynamiką płynów. Kiedy 2 krople się zlewają, dochodzi do uwolnienia napięcia powierzchniowego i przekształcenia go w energię kinetyczną wyrzucającą ciecz. To katapulta związana z napięciem powierzchniowym - mówi Jonathan Boreyko, inżynier mechanik z Virginia Tech. Efekt ten występuje wyłącznie na superhydrofobowych powierzchniach, takich jak liście pewnych roślin, np. pszenicy. Krople mogą wyskakiwać na 5 milimetrów, a więc na tyle daleko, by uciec poza strefę powietrza tuż przy liściu (laminarną warstwę przyścienną). Delikatny powiew przenosi wtedy wodną zawiesinę uredinospor (zarodników propagacyjnych grzyba) na inne rośliny. Zrozumienie, w jaki sposób rdza brunatna pszenicy się rozprzestrzenia, ma ogromne znaczenie dla kontroli tej choroby. Jeśli "kichanie" okaże się ważną ścieżką transmisji, można by np. stosować natryskiwaną powłokę eliminującą superhydrofobowość.   « powrót do artykułu

Dyskusje nad efektem cieplarnianym i jego skutkami koncentrują się w zasadzie na wzroście globalnej temperatury i podnoszeniu poziomu wód. Inne zagrożenia niemal nie istnieją nie tylko w społecznej świadomości, ale i w naukowych dyskusjach. A tymczasem wzrost poziomu dwutlenku węgla, niezależnie czy wierzymy że to człowiek za niego odpowiada, może mieć bardzo przykre konsekwencje dla roślin uprawnych. Więcej dwutlenku węgla? To co, rośliny będą rosły - mówi wiele osób bagatelizując sprawę. Okazuje się, że nie mają racji. Dowodzą tego badania przeprowadzone na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. Wielokrotne doświadczenia z roślinami uprawnymi: pszenicą i rzodkiewnikiem, wykazały coś całkiem odwrotnego. Do pewnego momentu owszem, wyższy poziom dwutlenku węgla sprzyja fotosyntezie, jak to się przyjęło uważać. Jednak już wzrost powyżej 50% w stosunku do poziomu obecnego zaczyna wywierać odwrotny skutek: rośliny wytwarzają mniej białek i rosną gorzej. Dzieje się tak, ponieważ wyższe stężenie dwutlenku węgla upośledza fotooddychanie roślin - proces, w którym łączą one atmosferyczny tlen z węglowodorami. Zwiększona fotosynteza początkowo nadrabia te straty, ale wraz ze wzrostem stężenia CO2 rośliny przystosowują się i spowalniają wzrost. Innym problemem staje się przyswajanie azotu, pierwiastka niezbędnego do wytwarzania protein i wzrostu rośliny. Większość azotu jest przez rośliny przyswajana przez system korzeniowy z gleby, w postaci azotanów. Te są głównym składnikiem nawozów, naturalnych i sztucznych. Mechanizm ten nie został jeszcze dokładnie przebadany, ale wiadomo, że to upośledzenie fotooddychania roślin hamuje przyswajanie azotu. Zależnie od szacunków, stężenie dwutlenku węgla do końca wieku wzrośnie od 40% do nawet 140%, więc problem nie jest akademicki. Stoi przed nami wizja poważnego spadku produkcji roślinnej i jakości pożywienia. Być może dodatkowe nawożenie częściowo rozwiązałoby problem, ale to oznacza dodatkowe koszty i niestety dodatkowe problemy ekologiczne, w tym wzrost koncentracji szkodliwego amoniaku w roślinach. To także prawdopodobny wzrost strat spowodowanych przez szkodniki. Znalezienie rozwiązania tego problemu wymagać będzie jeszcze wielu badań, w tym nad dokładnym procesem przyswajania azotanów i amoniaku przez rośliny uprawne. Praca, której autorami są: Martin Burger (UC Davis' Department of Land, Air and Water Resource), Jose Salvador, Rubio Asensio (UC Davis' Department of Plant Sciences) oraz Asaph B. Cousins (School of Biological Sciences at Washington State University) ukazała się 14 maja w czasopiśmie Science.

Kanadyjscy badacze dokonali przełomowego odkrycia. Wg doktora Frasera Scotta, wśród osób z cukrzycą typu 1. często występuje nieprawidłowa reakcja układu odpornościowego na białka pszenicy. Niewykluczone, że w dzieciństwie to właśnie ten czynnik zaburza kruchą równowagę immunologiczną i sprawia, że organizm zwraca się przeciwko sobie (Diabetes). Na wczesnych etapach życia układ odpornościowy uczy się atakować najeźdźców, takich jak bakterie czy wirusy, pozostawiając w spokoju własne tkanki i nieszkodliwe molekuły, w tym pokarm w jelitach. Kiedy proces ten ulega zaburzeniu, mogą się pojawić alergie bądź choroby autoimmunologiczne. Cukrzyca typu 1. rozwija się, gdy układ odpornościowy atakuje wytwarzającą insulinę trzustkę. Zespół dr. Scotta jako pierwszy wykazał, że u niemal połowy z 42 badanych pacjentów z cukrzycą występuje nadmierna reakcja na pszenicę. Udało się też powiązać tę nadwrażliwość z genami kojarzonymi z cukrzycą typu 1. Układ odpornościowy musi osiągnąć idealną równowagę, aby bronić organizm przed najeźdźcami, nie szkodząc sobie i nie reagując przesadnie na środowisko. Jest to szczególnie trudne w przypadku jelit, ponieważ znajduje się tam sporo pożywienia i bakterii. Nasze badanie sugeruje, że ludzie z określonymi genami mogą z większym prawdopodobieństwem nadmiernie reagować na pszenicę i inne pokarmy. Prowadzi to do zachwiania równowagi immunologicznej i zwiększa skłonność organizmu do tworzenia kolejnych problemów odpornościowych, np. cukrzycy typu 1. Komentując artykuł badaczy z Instytutu Badawczego Szpitala Ottawskiego i Uniwersytetu w Ottawie, doktor Mikael Knip zaznacza, że ich obserwacje potwierdzają coraz silniej podbudowaną naukowo koncepcję, zgodnie z którą układ pokarmowy jest aktywnym graczem w cukrzycowym procesie chorobowym. Wcześniejsze studia doktora Scotta zademonstrowały, że dieta "bezpszeniczna" zmniejsza w modelu zwierzęcym ryzyko wystąpienia cukrzycy. Kanadyjczyk podkreśla, że trzeba potwierdzić ten związek i określić ewentualny wpływ zmiany diety na ludzi. Wg niego, pod kątem pszenicy należałoby się też uważniej przyjrzeć innej chorobie autoimmunologicznej – celiakii. Przejawia się ona zaburzeniami trawienia i wchłaniania z powodu zawartego w zbożach glutenu.

Amerykańsko-izraelski zespół naukowców odkrył gen, który zapewnia dzikim odmianom pszenicy ochronę przed licznymi szczepami grzyba odpowiedzialnego za chorobę zwaną rdzą żółtą. Podobna sekwencja DNA nie występuje w genomach odmian uprawnych, przez co rolnicy narażeni są gigantyczne straty. To pierwszy krok na drodze do osiągnięcia trwałej odporności na niszczycielską chorobę pszenicy, komentuje dr Cristobal Uauy, jeden z autorów odkrycia. Autorzy odkrycia podkreślają, że nigdy dotąd nie udało się odnaleźć genu o tak szerokim spektrum działania na różne odmiany grzyba powodującego rdzę żółtą. Wszystkie odkrywane dotychczas sekwencje DNA działały bowiem wyłącznie na nieliczne, ściśle określone szczepy grzyba Puccinia striiformis, odpowiedzialnego za rozwój choroby. Co więcej, w większości przypadków patogen w krótkim czasie nabywał cech pozwalających na pokonanie nowej formy ochrony. Tym razem, jak zapewniają odkrywcy, rzecz ma się zupełnie inaczej. Ten gen daje pszenicy odporność na wszystkie przetestowane dotąd odmiany grzyba powodującego rdzę żółtą, opisuje dr Uauy. Najważniejszą niewiadomą pozostaje zachowanie odkrytego genu (a dokładniej: białka wytwarzanego na podstawie zapisanej w nim informacji) w różnych temperaturach. Z przeprowadzonych dotychczas testów wynika bowiem, że najwyższą aktywność proteiny stwierdzono w temperaturach z zakresu 25-35 stopni Celsjusza. Można jednak liczyć, że dalsze badania pozwolą na odpowiednie zmodyfikowanie genu i nadanie jego białkowemu produktowi cech pozwalających na skuteczną pracę także w niższych temperaturach. Odkryta przez naukowców sekwencja, nazwana Yr36, może mieć niebagatelne znaczenie dla rolników. Szacuje się bowiem, że aż jedna piąta spożywanych przez ludzi kalorii pochodzi właśnie z różnego rodzaju odmian pszenicy uprawnej. Zredukowanie strat wywołanych przez choroby mogłoby wpłynąć na zwiększenie produkcji tego zboża, dzięki czemu jego ceny mogłyby znacznie spaść. O swoim odkryciu badacze poinformowali na łamach czasopisma Science Express.

Podczas gdy większość naukowców debatuje nad ocieplaniem klimatu, Włosi posunęli się o krok dalej. Już teraz pracują nad pszenicą rosnącą na terenach pustynnych i pomidorami, które potrzebują tylko ¼ zużywanej w normalnych warunkach wody. Akademicy badają geny pozwalające roślinom radzić sobie z suszą. W ten sposób udało im się wytypować najodporniejsze odmiany, a następnie stworzyć hybrydy, w których są obecne wszystkie kluczowe geny. Jak poinformował szef zespołu badawczego Massimo Iannetta z instytutu ENEA, na pustyni w Meksyku zakończono już pierwsze zakrojone na szeroką skalę eksperymenty. Próbowaliśmy uprawy wybranych odmian zbóż oraz warzyw; rezultaty są doskonałe. W ciągu kilku miesięcy powinna się powieść rejestracja i moglibyśmy je wprowadzić na rynek. Stefania Grillo z Instytutu Genetyki Roślin w Neapolu podkreśla, że wskazywanie odpowiednich genów, a następnie ich kombinowanie nadal jest, mimo ogromnych postępów, jakie poczyniono ostatnimi czasy na tym polu, bardzo trudnym zadaniem. Reakcja na zmiany klimatyczne zależy od całej gamy różnych genów. Na Sycylii są testowane pomidory, które do wzrostu w ogóle nie potrzebują ziemi. Uprawia się je w kloszach ogrodniczych. Tkwią tam w stale odzyskiwanym wodnym roztworze składników odżywczych. Można uzyskać kilogram pomidorów z 15 litrów wody zamiast 70 — wyjaśnia Massimo Iannetta. Inni włoscy naukowcy z Mediolanu skorzystali z kolei ze zdobyczy inżynierii genetycznej. Ponieważ w Italii nie wolno uprawiać roślin GMO, swoje eksperymenty prowadzą wyłącznie w laboratorium. Dotyczą one również roślin oszczędzających cenną wodę. Ostatnio uzyskali rośliny z mniejszymi aparatami szparkowymi, które w związku z tym tracą mniej życiodajnej cieczy w wyniku transpiracji (parowania). Obecnie rozwiązanie mediolańczyków jest wypróbowywane na ryżu i pomidorach. Roberto Defez z Instytutu Genetyki i Biofizyki podkreśla, że inżynieria genetyczna to obiecująca dziedzina nauki, ale na rezultaty badań trzeba dość długo czekać. Rozwiązania, które są nam obecnie prezentowane, bazują na studiach rozpoczętych w późnych latach 90.

Japońska Narodowa Organizacja Badań nad Rolnictwem i Żywnością oraz Japońskie Młyny Mączne (Nippon Flour Mills) ogłosiły, że opracowały słodką odmianę pszenicy. Powstała ona wskutek skrzyżowania współczesnej odmiany tego zboża z jego dwa razy słodszym przodkiem. Co komu po słodkiej mące? Wbrew pozorom, to bardzo przydatny wynalazek. Dzięki niemu do słodkich wypieków czy płatków śniadaniowych będzie się w przyszłości dodawać dużo mniej cukru albo w ogóle nie trzeba będzie tego robić. Powtarzane krzyżowanie odmian pszenicy z niską zawartością enzymu związanego z powstawaniem skrobi doprowadziło do znacznego zmniejszenia jej stężenia (średnio o 70%). W wyniku tych zabiegów uzyskano ziarna z wyższą zawartością innych cukrów, takich jak maltoza i sacharoza. Słodka pszenica trafi na rynek za 2-3 lata. W tym czasie naukowcy chcą popracować nad ulepszeniem swojego wynalazku.

Naukowcy pracujący pod kierunkiem Jorge Dubcovsky’ego z University of California znaleźli sposób na zwiększenie ilości białka, cynku i żelaza w ziarnach pszenicy. Może to pomóc w zwalczeniu problemów związanych z niedożywieniem, z którymi borykają się miliony ludzi na świecie. Naukowcy odnaleźli gen, który w dziko rosnących ziarnach odpowiada za zwiększenie ich wartości odżywczych. Z nieznanych przyczyn gen ten stał się nieaktywny u udomowionych gatunków. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ocenia, że 2 miliardy osób otrzymuje zbyt mało cynku i żelaza w codziennej diecie, a ponad 160 milionów dzieci w wieku poniżej 5. roku życia spożywa zbyt mało białka. Uczonym udało się, za pomocą konwencjonalnych metod krzyżowania gatunków udomowionych z dzikim, uaktywnić wspomniany gen i zwiększyć ilość żelaza, cynku i białka. Wśród uczonych, którzy pracowali nad pszenicą, byli naukowcy z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa i Uniwersytetu w Hajfie. Co ważne, zwiększenie wartości odżywczych nie pociągnęło za sobą zmiany smaku pszenicy. Uruchomiony gen spowodował ponadto szybsze dojrzewanie ziaren. W makaronach i chlebie, które zostały wyprodukowane z takiej pszenicy znajdowało się od 10 do 15 procent więcej białka i mikroelementów. Nie zmodyfikowaliśmy genetycznie pszenicy. Ta udomowiona idealnie skrzyżowała się z dziką – powiedział Dubcovsky. Jest to o tyle ważne, że genetycznie modyfikowana żywność powoduje liczne kontrowersje i nie jest dopuszczona na rynki wielu krajów.

Nowe badanie wykazało, że córki szczurzyc karmionych w ciąży pełną pszenicą rzadziej chorują na nowotwory gruczołu sutkowego. Z tego powodu dr Leena Hilakivi-Clarke z Georgetown University uważa, że można by pomyśleć o uwzględnieniu tego rodzaju produktów w diecie spodziewającej się dziecka kobiety. Zespół Hilakivi-Clarke badał wpływ czynników dietetycznych (oddziałujących w czasie ciąży) na zagrożenie zdrowia potomstwa. Udało mu się na przykład wykazać, że dieta wysokotłuszczowa zwiększa ryzyko raka piersi. W przeszłości niektórzy naukowcy sugerowali, że włókna redukują ryzyko zachorowania na nowotwory piersi, zmniejszając ilość znajdującego się w krwioobiegu estrogenu, ponieważ to właśnie ten żeński hormon płciowy stymuluje wzrost guza. W przypadku ludzi wyniki dotyczące związków włókien pokarmowych z rakiem piersi były jednak bardzo różne. Studia zwierzęce wskazują, że może chodzić o rodzaj spożywanych włókien. Aby zbadać tę hipotezę, zespół Hilakivi-Clarke przyglądał się wpływowi wywieranemu na ciężarne gryzonie przez dietę zawierającą 6% włókien. Pochodziły one z białej mąki pszennej z pełnego przemiału, mąki owsianej lub odtłuszczonej mąki lnianej. Grupie kontrolnej podawano celulozę. Młodym tych samic aplikowano natomiast związki chemiczne wywołujące raka piersi. Potomstwo karmione mąką pszenną z pełnego przemiału chorowało z mniejszym prawdopodobieństwem, natomiast jedzące mąkę lnianą — z większym. Spożywanie przez matkę mąki owsianej nie miało wpływu na częstość zachorowań. Pomiar niektórych wskaźników wzrostu i śmierci komórek ujawnił, że produkty z nieoczyszczonej mąki pszennej mogą w jakiś sposób wspomagać zdolność zwierząt do naprawy uszkodzonego DNA (International Journal of Cancer). Wiedza na temat wpływu diety pre- i postnatalnej na ryzyko zachorowania na raka może pomóc w odpowiednim ułożeniu menu (uwzględnieniu i wyrzuceniu z niego określonych produktów).