Grupa dr hab. Bożeny Szal, prof. ucz.
Grupa Bożeny Szal zajmuje się zmianami w homeostazie oksydoredukcyjnej komórek roślinnych w odpowiedzi na stresy środowiskowe.
Szacuje się, że dostępność azotu w podłożu jest dla roślin najsilniejszym czynnikiem limitującym wzrost i plonowanie. Nawożenie azotem w formie azotanowej jest niekorzystne, ponieważ azotany są łatwo wypłukiwane z gleby, co powoduje, że w rolnictwie stosowane musza być duże ilości nawozu, który spływa do wód gruntowych oraz zbiorników wodnych powodując ich eutrofizację. Dodatkowo, nadmiar azotanów gromadzony przez rośliny w wakuolach jest dla człowieka toksyczny (m.in. syndrom blue baby). W takiej sytuacji żywienie amonowe wydaje się dobrą alternatywą, także ze względu na to, że asymilacja azotu w formie amonowej jest dla roślin mniej kosztowna energetycznie. Gdy jednak jest to jedyne źródło azotu dla roślin, obserwowane jest u nich silne zahamowanie wzrostu i rozwoju, które zostało nazwane „syndromem amonowym”. Mimo, iż już w 1882 roku Karol Darwin opisał syndrom amonowy, wiele lat intensywnych badań nie pozwoliło do tej pory zdefiniować jego przyczyny. Aktualne prace badawcze naszej grupy koncentrują się na analizie różnych procesów, które mogą prowadzić do występowania symptomów toksyczności jonów amonowych oraz mechanizmów ich detoksyfikacji na terenie komórek roślinnych. Hipotezy badawcze obejmują następujące zagadnienia:
- Zachwiana równowaga oksydoredukcyjna komórek może prowadzić do nadmiernej produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) uszkadzających komórki i prowadzących do ich śmierci.
- Różnica w zapotrzebowaniu na reduktanty (zależnie od źródła azotu) może być bilansowana dzięki specyficznej budowie roślinnego łańcucha oddechowego posiadającego alternatywne drogi transportu elektronów.
- Zmiany w metabolizmie pozakomórkowym, takie jak nadmierna produkcja ROS oraz aktywacja enzymów ściany komórkowej, prowadzą do usztywnienia struktury ścian komórkowych, co przeciwdziała wzrostowi objętościowemu komórek.
- Metabolitem ubocznym asymilacji jonów amonowych jest toksyczny metyloglioksal, którego akumulacja prowadzi do powstania zaawansowanych produktów glikacji białek i utraty przez nie pełnionych funkcji.
- Zmiany w dystrybucji hormonów wzrostu, głównie auksyn, mogą ograniczać wzrost tkanek.
Otrzymywane przez nas wyniki przybliżają nas do wyjaśnienia przyczyn zahamowania wzrostu roślin w obecności jonów amonowych, które jest ważne dla zdrowia człowieka, ochrony środowiska oraz może przyczynić się do bardziej ekonomicznego rolnictwa.