Știința plantelor este termenul dat unei serii de cercetări și studii științifice care explorează cele aproximativ 410.000 de specii de plante terestre care se găsesc pe pământ.

Știința plantelor cuprinde “botanica” din cuvântul grecesc βοτάνη (botanē) care înseamnă pășune sau furaj, în sensul că implică observarea creșterii și caracteristicilor plantelor și investigarea relației dintre plante și mediul lor. Dar este, de asemenea, mult, mult mai mult…

Următoarea diversitate de cercetări acoperite de termenul generic de “știința plantelor”, este bine reprezentată la John Innes Centre.

De exemplu, laboratorul profesorului Enrico Coen studiază modul în care grupuri mici de celule din mugurii microscopici se transformă în diversele forme de flori și frunze pe care le vedem peste tot în jurul nostru.

În timp ce, grupul profesorului Ray Dixon se concentrează asupra modului în care plantele răspund la indicii de mediu la nivel molecular, pentru a încerca să înțeleagă procesul de fixare biologică a azotului în bacterii și reglementarea acestuia.

Biochimia și metabolismul primar al plantelor, inclusiv substanțele chimice și moleculele produse de acestea, precum și interacțiunea plantelor cu dăunătorii și bolile sunt toate domenii importante de cercetare.

Profesoara Sarah O’Connor a publicat lucrări ample privind biosinteza de substanțe chimice complexe de către plante, care pot fi foarte greu de realizat în laborator. Ca atare, potențialul de a folosi plantele ca fabrici ar putea fi foarte valoros. La urma urmei, plantele excelează deja în producerea de substanțe chimice complexe, de exemplu, perișoara din Madagascar, care produce vinblastină și vincristină, ambele utilizate ca medicamente împotriva cancerului. Este imposibil de produs aceste molecule într-un laborator convențional, dar ar putea fi posibil să se exploateze puterea plantelor pentru a produce aceste medicamente salvatoare de vieți mai rapid și mai ieftin în viitor.

În mod tradițional, “botanica” includea și studiul ciupercilor și al algelor, ambele făcând în continuare obiectul cercetărilor la John Innes Centre.

Laboratorul profesorului Barrie Wilkinson, de exemplu, cercetează descoperirea și biosinteza produselor naturale microbiene, inclusiv a celor produse de bacterii și ciuperci, ambele reprezentând o sursă majoră de produse farmaceutice pentru tratamentul bolilor care pun în pericol viața.

Pentru a completa acest lucru, Dr. Martin Rezjek lucrează la o metodă ieftină, sigură și eficientă de combatere a înfloririi algelor dăunătoare.

Genetica plantelor

În secolul XXI, un număr tot mai mare de cercetători în domeniul plantelor lucrează pentru a înțelege genetica plantelor.

Multor specii li s-a secvențiat întregul genom, iar datele au fost împărtășite și folosite pentru a înțelege cum genetica culturilor poate permite dezvoltarea de noi soiuri mai tolerante la schimbările climatice sau mai nutritive pentru consumul uman.

Prima plantă al cărei genom a fost cartografiat în întregime a fost “buruiana nu atât de greu de combătut”, “planta model”, Arabidopsis thaliana (thale cress). Pentru a face acest lucru un Acest lucru a fost realizat de o echipă de cercetare internațională de peste 200 de oameni de știință, din 35 de laboratoare. Profesorul nostru, Mike Bevan, a supervizat coordonarea secvențierii cromozomului 4.

În cadrul Centrului John Innes urmărim să sporim înțelegerea geneticii și biologiei plantelor și să exploatăm biodiversitatea plantelor pentru a îmbunătăți performanța culturilor într-un mod durabil,.

În 2018, lucrând în parteneriat cu colegii de la Earlham Institute, The Sainsbury Laboratory și European Bioinformatics Institute, am reușit să publicăm cele mai precise și complete analize ale secvenței de ADN a genomului de grâu, de o complexitate notorie, de până acum.

Între timp, Dr. Judith Irwin, în colaborare cu Dame Professor Caroline Dean, a transpus înțelegerea noastră privind modul în care plantele controlează și reglează timpul de înflorire din cercetarea fundamentală folosind Arabidopsis, pentru a permite controlul înfloririi la planta de broccoli și a folosi aceste cunoștințe pentru a dezvolta un nou broccoli cu creștere rapidă.

Tehnologie genetică

Modificarea genetică și editarea genelor sunt tehnici folosite de cercetătorii în domeniul plantelor pentru a modifica caracteristicile sau trăsăturile plantelor prin schimbarea ADN-ului acestora.

Aceste tehnologii pot inhiba exprimarea trăsăturilor dăunătoare sau pot introduce noi caracteristici care sunt benefice și acționează pentru atingerea acelorași obiective ca și ameliorarea tradițională a plantelor, dar într-un mod mai controlat și mai rapid.

Ne bazăm pe plante pentru hrană, iar acest lucru înseamnă că schimbările de mediu, inclusiv schimbările climatice, au consecințe majore pentru omenire.

Înțelegerea și conservarea biodiversității plantelor sunt esențiale pentru protecția aprovizionării noastre cu alimente și pentru salvarea unor specii emblematice precum frasinul (Fraxinus excelsior).

Înțelegerea impactului mediului asupra plantelor și a genelor acestora și lucrul la proiectarea grâului viitorului sunt în centrul a două dintre programele strategice de la John Innes Centre.

Știința plantelor la John Innes Centre

Propria noastră istorie în domeniul științei plantelor datează de la începutul secolului XX și de la moartea dezvoltatorului imobiliar și filantropului londonez John Innes (1829-1904).

În ultimul testament al lui Innes, acesta a dat instrucțiuni ca cea mai mare parte a averii sale să fie folosită pentru înființarea unei școli de instruire horticolă sau a unui muzeu local și a unei galerii de artă.

Pentru a decide soarta moștenirii a fost înființată o organizație caritabilă, John Innes Charity (numită în prezent John Innes Foundation). În urma creării sale, Charity a purtat negocieri îndelungate cu Board of Agriculture, Board of Education și Charity Commissioners, care în cele din urmă au fost de acord cu înființarea unui nou institut.

Institutul Horticol John Innes urma să fie o școală de formare avansată pentru grădinari, o stație de cercetare în domeniul creșterii fructelor și o instituție pentru “experimente și cercetări horticole, cu accent pe genetica plantelor”.

Peste 100 de ani mai târziu, Centrul John Innes este recunoscut la nivel internațional ca lider mondial în domeniul geneticii, cercetării microbiene și științei plantelor.