Reakcje ziemniaka na stres cieplny i zakażenie wirusem Y
Każdy smakosz ziemniaka posiada przekonanie, że to właśnie w jego kraju jest on powszechny, a tak naprawdę ziemniak to jeden z podstawowych składników jadłospisu na całym świecie. Pochodzi z Ameryki Południowej, a w Europie wylądował w XVI wieku za sprawą Pizarra i rozgościł się na dobre. W ostatnich latach, jako roślina uprawna znajdował się w ścisłej światowej czołówce pod względem wielkości produkcji obok pszenicy, ryżu czy kukurydzy. Wśród światowych liderów w uprawie kartofla prym wiodą Chiny i Indie.
Ziemniak na stołach ląduje w wielu postaciach, a bez wątpienia najpopularniejsza z nich to frytki, puree bądź po prostu ziemniaki "z wody" Podniebienia ludzi na całym świecie podbiły również popularne chipsy.
Na Śląsku zajadają się zimiokami czy kartoflami, w Poznaniu pyrami, a u Górali grulami. Popyt na ziemniaka w Polsce od kilkuset lat jest niezmiennie duży. W 2021 roku w naszym kraju zebrano 7,1 miliona ton ziemniaków z powierzchni 0,2 miliona hektarów! Hodowla ziemniaka jest tak powszechna, że nie powinno dziwić, że stał się również obiektem wielu badań. Zwłaszcza tych, które są wstanie ulepszyć ich uprawę i uniknąć zagrożenia, które czyhają na niego ze strony wirusów, bakterii czy klimatu.
WIRUS Y
Wszechobecne we wszechświecie wirusy dotykają nie tylko ludzką rasę, ale również faunę i florę. Jednym z najgroźniejszych wirusów występujących w uprawie ziemniaka (występujący także w uprawach pomidora, papryki czy tytoniu) jest wirus Y ziemniaka (PVY). Występuje powszechnie we wszystkich rejonach uprawy tej byliny. Głównym źródłem wirusów ziemniaka są zakażone sadzeniaki. Wirus przenoszony jest przez ponad 40 gatunków mszyc w sposób nietrwały.
Jakie objawy wskazują na zarażenie ziemniaka opisywanym wirusem? Przede wszystkim powierzchniowe pierścienie lub łukowate kręgi na skórce ziemniaka przybierające jasnobrązowy kolor, które mogą zagłębić się w miąższ.
Rośliny ziemniaka poza wirusami (w tym wirus Y) narażone są na różne stresy środowiskowe, które mogą modulować interakcje roślina-patogen i potencjalnie powodować dalsze obniżenie produktywności upraw. Chcąc uzyskać nowe informacje na temat reakcji fenotypowych, fizjologicznych i molekularnych kontrastujących genotypów ziemniaka na stresy indywidualne (wirus lub stres cieplny) i kombinowane (wirus + ciepło) naukowcy z Instytutu Chemii Bioorganicznej Rosyjskiej Akademii Nauk oraz Belozersky Instytutu Biologii Fizykochemicznej Moskiewskiego Uniwersytetu im. Łomonosowa zbadali problem. Przeanalizowali oni ekspresję genów kodujących białka związane z patogenezą (PR) oraz białka szoku cieplnego w dwóch odmianach ziemniaka różniących się tolerancją na podwyższoną temperaturę i podatnością na wirus Y. Najprościej pisząc sprawdzali jak stres i ciepło zwiększa zagrożenie zarażeniem ziemniaka przez wirus Y.
U roślin odmiany Chicago (termowrażliwej i podatnej na wirusa Y) wzrost temperatury powodował obniżenie ekspresji genu PR, co korelowało z nasileniem infekcji wirusem Y (akumulacja wirusa i wytwarzanie objawów). Z kolei u odmiany Gala (termotolerancyjnej i odpornej na wirusa Y), która wykazywała większy wzrost ekspresji genu PR w odpowiedzi na infekcję wirusem Y, temperatura nie miała wpływu na poziom transkryptów PR. Warto podkreślić, że z biegiem czasu, roślina ziemniaka wyewoluowała wiele strategii łagodzących, aby poradzić sobie ze stresem cieplnym.
ROLA KOMORY FITOTRONOWEJ
Znaczącym dla badania etapem było przechowywanie sadzonek ziemniaka w miejscu, które spełni idealne warunki dla ich wzrostu. Takie miejsce, które stworzy odpowiednią temperaturę, wilgotność oraz zasymuluje odpowiednią porę dnia i nocy. Specjalistyczne urządzenie laboratoryjne umożliwiające sterowanie temperaturą, wilgotnością i oświetleniem to nic innego jak komora klimatyczna z funkcją fitotronu. Komora fitotronowa posiada system symulacji dnia i nocy z płynną regulacją natężenia oświetlenia. Dzięki temu w opisywanym badaniu rośliny ziemniaka przechowywane były w warunkach, gdzie fotoperiod został ustawiony 16/8 h dzień/noc przy wilgotności względnej 60% i natężeniu światła 250 μmol m-2 s-1. Takie urządzenie pozwala na szerokie zastosowanie w badaniach klimatycznych, dając pełną kontrolę warunków wewnątrz urządzenia. Często urządzenie to nazywamy komorą dynamicznych zmian klimatycznych.
W trakcie trwania badań naukowcy Instytutu przechowywali rośliny w komorze fitotronowej produkcji Pol-Eko-Aparatura. W swojej ofercie Pol-Eko-Aparatura posiada urządzenia ze światłem umieszczonym w drzwiach i ściankach bocznych, tylko w ściankach bocznych, wyłącznie w drzwiach oraz jako panel z oświetleniem nadpółkowym. To ostatnie zostało wykorzystane przez Instytuty dla opisywanego badania. Oświetlenie nadpółkowe zapewnia równomierne natężenie światła nad całą półką, dzięki temu wszystkie rośliny mają identyczne warunki do wegetacji, a badania są prowadzone rzetelniej, dając wiarygodne wyniki. Komora fitotronowa Pol-Eko-Aparatura często używana jest w celach badawczych przez instytuty, centra badawcze, czy uczelnie wyższe.
Pol-Eko-Aparatura cieszy się, że dzięki tworzonym przez firmę urządzeniom możliwe są badania wpływające na codzienne życie każdego z nas. Przykładem jest opisane badanie, które z całą pewnością zwiększa świadomość hodowców ziemniaka na zagrożenia i sposób radzenia sobie z nimi.