бул. Драган Цанков 8, ет. 4, София 1164, България

Аквафотомиката и възкръсващото растение Haberlea rhodopensis разкриват тайните на уникална сухоустойчивост

Две лаборатории, водещи в различни области на научното познание – тази на проф. д-р Румяна Ценкова от Университета в Кобе, Япония, провеждаща in-vivo недеструктивен спектроскопски мониторинг в близката инфрачервена област върху живи системи (NIRS) и на проф. д-р Димитър Джилянов от Агробиониститута в София, България, работеща с възкръсващи растения и особено с H. rhodopensis, обединиха усилията си, за да разкрият механизмите на устойчивост към екстремно засушаване при растенията.

Haberlea rhodopensis; Източник: D. Djilianov

Водата е с ключово значение за живота на нашата планета – едновременно като част от околната среда и/или съставна част на живите системи. Организмите да развили по време на еволюцията си различни механизми за справяне със стреса от воден недостиг. Това важи особено за растителното царство, тъй като растенията трябва да преживеят водния недостиг „на място”, неспособни да избягат от неблагоприятните условия.

Има една малка група растения, наречени възкръсващи, които са способни да преживеят дълги периоди (месеци, години) с почти напълно изсушени вегетативни тъкани и да се възстановят бързо и напълно, когато водата е налична отново. Естествено, тези растителни видове са много хубави моделни системи. Това важи особено за Балканския ендемит Haberlea rhodopensis, който независимо от благоприятните условия на хабитатите си в България и Гърция, е съхранил в генома си възможността да възкръсва, възникнала преди повече от 40 милиона години!

През последните години сме свидетели на значителен прогрес в разкриване на различните нива на механизмите на устойчивост към изсушаване при възкръсващите растения. По правило, обаче те са фокусирани върху биологичните компоненти на тези био-водни системи. Почти никакво внимание не се обръщаше досега на ролята на водата като партньор в системата при изсушаване и възстановяване от силен стрес!

И тук на помощ идва АКВАФОТОМИКАТА!!!

Изследователите създадат опитна постановка, в която да сравнят реакцията на H. rhodopensis и на не-възкръсващ вид, принадлежащ към същото ботанично семейство при изсушаване и възстановяване и да приложат NIR спектроскопски измервания на водните структури в листата на двата растителни вида. В статия, публикувана наскоро в сп. „Scientific. Reports“ учените показаха че:

  • В живите организмите, водата е агрегат (сбор) от определен брой различни молекулни структури (водни видове);
  • Всички други компоненти, както и пертурбациите на био-водната система “оформят” водната матрица, която, като сборно огледало, отразява промените в молекулярните структури и околната среда;
  • Финото реструктуриране и промените в съотношенията между водните молекулни видове позволява на възкръсващите растения да се приспособят към промените, настъпили при изсушаване;
  • Всички водни структури (с различно тегло и следователно с различно влияние и роля) са пряко свързани със съответното функциониране на цялата биологична система;
  • Спектралният модел на водата е интегриран маркер за функционалността на биологичната система;
  • При изсушаване, водната матрица на възкръсващото растение е подложено на фина настройка от страна на биологичните компоненти на системата. Това осигурява постоянно съотношение между водните видове, независимо от бързото намаляване на водното съдържание в тъканите. При пълно изсушаване настъпва рязко намаляване на свободните водни молекули и увеличаване на водните димери и водните молекули с 4 водородни връзки.
  • Не-възкръсващото растение, подложено на изсушаване не показа промени във водните си структури, докато все още е живо.
  • При рехидратация на възкръсващото растение настъпват частични промени в почти всички водни видове, като това става подредено, без хаос;
Динамика на различните видове вода при издушаване и възстановяване на H. rhodopensis (A) и не-възкръсващо растение (В); Източник: Kuroki, S. et al. Sci. Rep. (2019). doi:10.1038/s41598-019-39443-4

Настоящото изследване може да се смята за новаторско, допринасяйки значително за по-доброто разбиране на механизмите, чрез които някои организми постигат забележителната си толерантност към екстремно засушаване.

Shinichiro Kuroki et al. Water molecular structure underpins extreme desiccation tolerance of the resurrection plant Haberlea rhodopensis, Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-39443-4

Петият “Ден на Очарованието на Растенията” 18 Май 2019

                    

Агробиоинститут (АБИ, ССА), съвместно с Биологичеки факултет на СУ, организира 4ти международен “Ден на очарованието на растенията” https://plantday18may.org , под егидата на Европейската организация за Растителна наука (EPSO – www.epsoweb.org), Брюксел. Събитието ще се проведе на 18.05.2019 г от 11 до 17 ч, във фоайето на Биологически факултет с адрес гр. София, бул. “Драган Цанков” №8. Участници могат да бъдат ученици, студенти, учени и граждани. „Денят на очарованието на растенията” ще включва различни активности за деца и юноши, като кът за изработване на апликации, засаждане на цветя и семена от различни растения, изложби на снимки, рисунки и колекция от цветни декоративни растения, както и посещения в хербариума и геномния център на БФ. Онагледяващи презентации, постери и опитни  постановки ще представят информация по различни теми свързани с растенията и тяхното значение. В края на деня ще се раздават награди на победителите в различните конкурси утвърдени чрез гласуване в страницата на събитието във Фейсбук.

АгроБиоИнститут и Биологичеки факултет на СУ организират тематични конкурси за снимка, рисунка, презентация/видеоклип и есе на тема Растенията като храна за хора и животни
Дата на стартиране: 10.04.2019 г.
Дата на приключване: 10.05.2019 г.

  • Конкурс за снимка – снимките трябва да бъдат в съответствие с обявената тема и в JPG формат. 
    • Конкурс за презентация/видеоклип – до 3-минутен видео клип или до 10 слайда презентация по обявената тема. Видеоклиповете трябва да бъдат в MP4 формат, а презентациите в ppt формат.
    • Конкурс за рисунка – рисунките трябва да бъдат в съответствие с обявената тема, формат А3 или А4 формат, без ограничение в използваните материали за рисуване. 
    • Конкурс за есе – есето трябва да бъде в съотетствие с обявената тема, до 3 стр, и в Word/PDF формат.
    В конкурсите могат да участват ученици, студенти, учени и граждани, разделени в четири състезателни групи:
    І група – 5 – 10 години; 
    ІІ група – 11 – 14 години; 
    ІІІ група – 15 – 19 години;
    ІV група – студенти във висши училища и колежи, учени и граждани. 

Рисунките трябва да бъдат изпратени или донесени на място на адрес бул. “Драган Цанков” №8, Агробиоинститут (4 ет. на Биологическия факултет) от 8.30 до 16 ч., понеделник до петък от 10.04 до 10.05. Рисунките ще бъдат изложени по време на мероприятието “Ден на очарованието на растенията”. Авторските права на изпратените за конкурса материали принадлежат изцяло на участниците. Всеки участник дава право на организатора свободно да представя изпратената рисунка без ограничения и в глобален мащаб за популяризиране и рекламиране на конкурса организиран в рамките на “Ден на очарованието на растенията”. Снимките, презентациите/видеоклиповете и есетата изпращайте на адрес plantday2017@gmail.com или на лично съобщение във фейсбук страницата https://www.facebook.com/FascinationOfPlantsDay2019/. Всеки участник може да участва само с една снимка, презентация/видеоклип, рисунка, аудио запис или есе, като няма ограничение да се кандидатсва в повече от един от обявените конкурси. След приключване на конкурсите, получените материали ще бъдат качени на фейсбук страницата на събитието. От 11 до 14.05.2017 може да гласувате за най-добра снимка, презентация/видеоклип, рисунка или есе. Ще бъде назначено и жури, което да даде своята оценка в различните категории на конкурса. Журито оценява, както идеята, така и изпълнението. Връчването на наградите на публиката (І, ІІ, ІІІ награда) и журито ще се проведе по време на “Денят на очарованието на растенията” на 18.05. 2019.

Повече информация за събитието и програмата очаквайте на: https://www.facebook.com/FascinationOfPlantsDay2019/

НАЦИОНАЛЕН КОНКУРС за ЕСЕ за ученици, студенти и докторанти на тема: „РАСТЕНИЕТО, БЕЗ КОЕТО НЕ МОГА“

Участниците в конкурса са разпределени в три групи:

I. група-ученици от V до VII клас
II. група- ученици от VIII до XII клас
III. група – студенти и докторанти

Есетата изпращайте по електронната поща на адрес pbic@abi.bg, като посочите трите си имена, клас/курс (възраст), учебно заведение.

Краен срок: 30 април 2019г.

Резултатите от конкурса ще бъдат обявени на 13 май 2019 на уебсайта на Организатора – plantbiotech.bg.

Наградите на победителите ще бъдат раздадени на 18 Май 2019 в рамките на
Деня на очарованието на растенията“ в сградата на Биологическия факултет на Софийски Университет (София, бул. „Драган Цанков“ 8).
При награждаване, участниците дават съгласието си за публикуване на есетата на сайта на Организатора – plantbiotech.bg.

Участвайте в конкурса! УСПЕХ! УСПЕХ! УСПЕХ!

Конкурсът се организира в рамките на проект „СТАРБИОС2“, програма
„ХОРИЗОНТ 2020“ на ЕС

Личните данни на участниците в Конкурса ще бъдат обработени единствено за целите на настоящия конкурс, съгласно изискванията на Закона за защита на личните данни и на Регламент (ЕС) 2016/679.

 

Репрограмиране на транскриптома при силно засушаване допринася за промените във физиологията и метаболизма на възкръсващото растение Haberlea rhodopensis


Модел на механизма на устойчивост към пълно изсъхване при Haberlea rhodopensis. Credit: Liu et al. 2018 , BMC Plant Biology, CC BY 4.0

Недостигът на вода е основният ограничаващ фактор за световното земеделие и екосистемите, като цяло. При еволюцията си, различните растения са развили възможност да преживеят сравнително кратки периоди на по-слаб или по-силен воден недостиг. Така наречените възкръсващи растения са, обаче единствените, способни да преживеят пълно изсушаване на вегетативните им органи и то за дълго.

Балканският ендемичен вид Haberlea rhodopensis, е едно от само няколкото възкръсващи растения, обитаващи Европа.

В рамките на двустранен проект, финансиран от Фонда за научни изследвания (ДНТС/Китай/01/7), учени от групата по Абиотичен стрес, с ръководител Проф. Димитър Джилянов от Агробиоинститут, Селскостопанска Академия и Лабораторията по Растителни ресурси с ръководител Проф. Ксин Денг от Института по Ботаника на Китайската Академия на науките проведоха транскрипотмен анализ на Haberlea rhodopensis в условията на засушаване и при възстановяване, с цел проучване на динамиката на генната експресия и връзката й с наличната физиологични и метаболитни данни.

Изследването е публикувано наскоро в реномираното списание с отворен достъп BMC Plant Biology 2018 18:351 https://doi.org/10.1186/s12870-018-1566-0.

Резултатите показват, че при условията на много силно засушаване (~20% относително водно съдържание) настъпва репрограмиране на транскриптома на възкръсващото растение, което води до дълбоки промени в метаболизма в посока алтернативни пътища за доставка на енергия, сигнална трансдукция на растителните хормони и предотвратяване на повредите на ДНК и протеините. Всичко това подсигурява физиологичните и метаболитни реакции на растението към стрес и в крайна сметка, определя възможността на H. rhodopensis да „възкръсва” след пълно изсушаване.

Европейска нощ на учените в АгроБиоИнститут, 2018 г.

Нека отбележим заедно Европейската нощ на учените в АгроБиоИнститут на 28 септември 2018 г. петък. Темата на Нощта организирана в АБИ е „Научно наследство и традиции. Наука, иновации и бъдеще“. В прикачения линк ще откриете информация за всички планирани вълнуващи дейности и конкурси, които ще се проведат в АБИ на 28.09.2018 от 17 до 24 часа.

Европейската нощ на учените в АБИ, 2018