Dr Magdalena Miklaszewska wraca z Niemiec do Polski, aby kontynuować badania nad metabolizmem i biotechnologiczną produkcją wosków. Na realizację projektu badawczego w programie Polskie Powroty NAWA 2025 otrzymała dofinansowanie na kwotę ponad 2 mln 300 tys. zł. Będzie go realizować na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed.
Dr Magdalena Miklaszewska jest stypendystką programu Marie Skłodowska-Curie w Centrum Biotechnologii (CeBiTec) na Uniwersytecie w Bielefeldzie w Niemczech. Bada tam potencjał mikroalg oleistych do produkcji wosków. Wraca na Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i GUMed, aby realizować projekt badawczy pt. „Rozszyfrowanie biochemicznych i fizjologicznych mechanizmów metabolizmu wosków w nasionach transgenicznych roślin oleistych”. - Projekt jest kontynuacją moich badań nad metabolizmem i biotechnologiczną produkcją wosków - mówi laureatka.
Roślinne fabryki cennych lipidów
Woski są lipidami zbudowanymi z kwasów tłuszczowych i alkoholi tłuszczowych. Wykorzystywane są między innymi do produkcji kosmetyków, leków i smarów. Naukowcy od lat próbują sprawić, by ich źródłem stały się modyfikowane genetycznie rośliny oleiste. Problem polega jednak na tym, że duża ilość wosków w nasionach utrudnia ich kiełkowanie. Rozwiązania tego problemu będzie szukała dr Magdalena Miklaszewska wraz z zespołem.
Jedną z nielicznych roślin, które naturalnie gromadzą duże ilości wosków w nasionach, jest jojoba. Naukowcy próbują jednak sprawić, by podobne właściwości miały również inne gatunki roślin. - W ostatnich latach, dzięki inżynierii genetycznej, uzyskano rośliny oleiste wytwarzające woski, takie jak katran abisyński (Crambe abyssinica) czy lnicznik siewny (Camelina sativa). W przyszłości mogłyby one stać się wydajnym i odnawialnym źródłem tych cennych lipidów - wyjaśnia dr Magdalena Miklaszewska.
Badaczka podkreśla jednak, że duża zawartość wosków w nasionach powoduje problemy z kiełkowaniem i rozwojem młodych roślin. - Nasze wcześniejsze badania wykazały, że sposób magazynowania wosków wpływa na zdolność nasion do kiełkowania. Jednocześnie przypuszczamy, że za obserwowane zaburzenia odpowiadają również inne, niewyjaśnione procesy - tłumaczy.
Właśnie im chce przyjrzeć się zespół kierowany przez dr Magdalenę Miklaszewską: - Podczas kiełkowania nasiono musi uruchomić zgromadzone substancje zapasowe i przekształcić je w energię niezbędną do wzrostu młodej rośliny. Chcemy sprawdzić, czy rośliny produkujące woski potrafią skutecznie je rozkładać i wykorzystywać. Szczególną uwagę poświęcimy enzymom odpowiedzialnym za ten proces. Będziemy również poszukiwać lipaz zdolnych do rozkładu wosków u jojoby i innych organizmów naturalnie gromadzących te lipidy. Następnie sprawdzimy, czy wprowadzenie tych enzymów do roślin może przywrócić prawidłowe kiełkowanie i rozwój siewek - wyjaśnia naukowczyni.
Droga do bardziej wydajnych roślin oleistych
Lnicznik siewny (Camelina sativa), fot. commons.wikimedia.org
Znalezienie enzymów odpowiedzialnych za rozkład wosków, skutecznie działających w nasionach, oraz sprawdzenie skutków ich wprowadzenia do roślin to największe wyzwania, przed którymi stoi badaczka.
Niezależnie od efektów tych modyfikacji celem projektu jest lepsze zrozumienie metabolizmu lipidów zapasowych w nasionach gromadzących zarówno woski, jak i triacyloglicerole.
- Uzyskane dane pozwolą wskazać kluczowe bariery ograniczające efektywne gromadzenie wosków w roślinach oleistych. Mogą również stać się podstawą do opracowania skuteczniejszych strategii ich produkcji z wykorzystaniem inżynierii metabolicznej. W dłuższej perspektywie projekt może przyczynić się do rozwoju bardziej zrównoważonych metod pozyskiwania cennych lipidów przemysłowych - wyjaśnia badaczka.
Projekt ma charakter badań podstawowych, ale zdobyta wiedza może w przyszłości znaleźć zastosowanie w rolnictwie i biotechnologii roślin.
- Chcemy zrozumieć, co ogranicza zdolność roślin do produkcji wosków i jak można przezwyciężyć te ograniczenia. Taka wiedza może w przyszłości pomóc w opracowaniu roślin oleistych wytwarzających większe ilości cennych lipidów bez negatywnego wpływu na ich kiełkowanie i rozwój - mówi dr Magdalena Miklaszewska.
Obecnie woski pozyskuje się przede wszystkim z jojoby lub produkuje metodami chemicznymi. Badania prowadzone na Uniwersytecie Gdańskim mogą w przyszłości przyczynić się do wykorzystania roślin oleistych jako odnawialnego źródła tych substancji. Nie będzie to jednak bezpośredni efekt realizowanego projektu.
- Droga od badań prowadzonych na roślinach modelowych do praktycznych zastosowań w rolnictwie jest długa i wymaga dalszych prac. W przypadku roślin modyfikowanych genetycznie konieczne jest również spełnienie rygorystycznych wymogów bezpieczeństwa. Traktuję ten projekt przede wszystkim jako etap badań, który może dostarczyć wiedzy i narzędzi potrzebnych do opracowania takich rozwiązań w przyszłości - podsumowuje laureatka programu Polskie Powroty NAWA 2025.