adaptacje rozumiane także jako susza fizjologiczna Fizjologiczno biochemiczne mechanizmy mechanizmu odporności

Transkrypt

1 Prof. dr hab. Andrzej Skoczowski Kraków, dnia 15 października 2014 r. Instytut Fizjologii Roślin im. Franciszka Górskiego Polskiej Akademii Nauk Ul. Niezapominajek 21, Kraków Ocena rozprawy doktorskiej mgr Dominiki Boguszewkiej-Mańkowskiej pt: Fizjologiczno biochemiczne mechanizmy warunkujące tolerancyjność ziemniaka (Slonanum tuberosum L.) na suszę glebową Rozprawa doktorska mgr Dominiki Boguszewskiej-Mańkowskiej, napisana pod kierunkiem prof. dr hab. Barbary Zagdańskiej, jest obszernym opracowaniem napisanym w języku polskim i dotyczy de facto poszukiwania odpowiedzi na pytanie które, czy też jakie, cechy morfologiczno-fizjologiczne roślin decydują o ich odporności na suszę. Praca jest o tyle ważna, że w warunkach postępującego stepowienia klimatu i związanego z tym braku wody susza już staje się poważnym problemem towarzyszącym uprawie roślin (nie tylko zresztą ziemniaka). Dlatego, też szeroka wiedza na temat odpowiedzi roślin na suszę jest niewątpliwie bardzo potrzebna. Oceniana rozprawa doktorska ma układ typowy dla prac cenzusowych. Jest obszerna - obejmuje 139 stron wydruku komputerowego. W pracy umieszczono 55 rycin, 16 tabel, oraz obszerny spis cytowanego piśmiennictwa. Nie można nie zauważyć, że cytowana przez Autorkę literatura to, w znakomitej większości, pozycje z ostatnich kilku lat. Wyjątek stanowią, co oczywiste, prace o charakterze historycznym lub prace metodyczne. Ponadto na uwagę zasługuje duża staranność w przygotowaniu pracy od strony edytorskiej. Praca napisana jest, z niewielkimi wyjątkami (o których później), bardzo dobrym językiem. Część literaturową pracy, czyta się z dużą przyjemnością. Na podkreślenie zasługuje dobre wyważenie ilości informacji zawartych w poszczególnych podrozdziałach. Autorka ustrzegła się moim zdaniem, częstej u doktorantów pokusie, nadmiernego rozbudowywania niektórych podrozdziałów związanych np. z zastosowaną metodą badawczą czy też obiektem prowadzonych badań. Autorka nie ustrzegała się jednak w tej części pracy pewnych nieścisłości. I tak na str. 12, cytując definicję stresu wg. Lichtenthalera (z 1996 roku) Autorka m.in. pisze, że stres to taka sytuacja, w której organizm wyczerpał zdolność do adaptacji. Nie wiem na ile jest to wierne tłumaczenie z angielskiego (nie miałem czasu odszukać 1

2 przytoczonej pracy), ale adaptacje to przystosowania ewolucyjne, a zatem cechy dziedziczone. W krótkim okresie czasu organizm może się do stresu zaaklimatyzować lub nauczyć się tolerować stres, ale nie może się do stresu zaadoptować. Na Rys. 6. (str. 23) wykonanym wg. Shinozaki (2007) Doktorantka dzieli białka biorące udział w odpowiedzi roślin na suszę na funkcjonalne i regulatorowe. I to jest ujęcie prawidłowe. Jednak jeśli na schemacie po stronie białka regulatorowe znajdujemy pozycje Metabolizm lipidów i Synteza ABA to jest to, z oczywistych względów, niezręczne. Na str. 28 (punkt 1.7.) Autorka pisze, iż deficytowi wody mogą towarzyszyć inne stresy abiotyczne rozumiane także jako susza fizjologiczna. Co do pierwszej części zdania pełna zgoda. Jednak Recenzent nie może się do końca zgodzić ze stwierdzeniem zawartym w drugiej części zdania, albowiem przymiotnik fizjologiczna przy rzeczowniku susza oznacza, że jest to rodzaj suszy, który ma miejsce wtedy, gdy woda w glebie jest tylko roślina nie może jej pobierać albo ma trudności z jej pobieraniem (najczęściej na skutek zalania gleby i/lub jej niskiej temperatury). Zasolenie tak, ale wysokiej temperatury nie wymieniał bym jako przyczyny suszy fizjologicznej. We wstępie pojawia się też w pracy po raz pierwszy słowo wytrych, a mianowicie określenie poziom gdy Doktorantka pisze o poziomie i jakości plonu. Mam pełną świadomość, że Doktorantka nie jest ani pierwszą ani jedyną osobą, stosującą słowo poziom wszędzie tam gdzie mamy do czynienia z ilością, zawartością, stężeniem - czyli tam, gdzie nie tylko można, ale i trzeba stosować właściwą jednostkę (w fizyce jest to tzw. wymiar). Określenie poziom w języku potocznym jest w pełni akceptowane i zawsze jednoznacznie rozumiane. W języku naukowym nie powinno być stosowane, bo poziom nie ma wymiaru (nie ma jednostki). Mam świadomość, że moja krucjata przeciwko stosowaniu w nauce polskiej wszechobecnego określenia poziom jest raczej wołaniem na puszczy Mimo to mam nadzieję, że może przynajmniej Doktorantka podzieli (nie tylko z grzeczności) moje widzenie tego problemu. Założenia i cel pracy zostały jasno opisane choć, biorąc pod uwagę tytuł pracy rozpoczynający się od słów Fizjologiczno biochemiczne mechanizmy brakuje mi stwierdzenia, że celem pracy było zbadanie i opisanie mechanizmu odporności ziemniaka na suszę. Ponadto, wyszczególnione w tej części pracy cele pośrednie wskazuję, że Doktorantka raczej porównywała odpowiedź odmian modelowych na suszę, a nie badała mechanizmów 2

3 odporności. To są różne rzeczy. Zawarte w tym rozdziale stwierdzenie, że: celem naukowym projektu jest przebadanie, w jakim stopniu zdolność roślin ziemniaka do tolerowania odwodnienia w fazie gromadzenia plonu jest powiązana z homeostazą potencjału oksydoredukcyjnego w fazie reakcji na deficyt wody jest zdecydowanie przeintelektualizowane. Doktorantka wykorzystuje w swojej pracy różne techniki badawcze o różnym stopniu skomplikowania. I tak, wykonuje wazonowe i poletkowe doświadczenia wegetacyjne oraz dokonuje ilościowej i jakościowej oceny plonu poprzez oznaczenia zawartości wytypowanych substancji chemicznych w bulwach. Sporą część pracy Autorka poświęciła ocenie morfologicznej oraz fizjologicznej wykorzystywanego materiału roślinnego, w tym badaniom dotyczącym wymiany gazowej. Badania te stanowiły dobrą podstawę dla, przeprowadzonych w drugiej część pracy, analiz biochemicznych. W tej części pracy Doktorantka stosuje cały szereg metod oceny aktywności enzymatycznej, zarówno spektralnych jak i elektroforetycznych, których ukoronowaniem jest zastosowanie w badaniach markerów białkowych spektrometrii mas. Muszę przyznać, że ta różnorodność zastosowanych metod budzi mój niekłamany podziw. W opinii recenzenta strona metodyczna pracy nie budzi żadnych zastrzeżeń. Zastosowane metody są adekwatne do badanych zagadnień. Nie mam także zastrzeżeń do zastosowanych metod statystycznych. W części wyniki Autorka zastosowała trochę dla mnie niejasny sposób pokazania istotności statystycznej dla interakcji odmiana x kombinacja oraz istotności wpływu odmiany. W pierwszym przypadku jest to zagadkowa gwiazdka (słabo dostrzegalna) w lewym dolnym rogu wykresu lub tzw. daszek umiejscowiony w tym samym miejscu. Muszę przyznać, że rozszyfrowanie tego pomysłu Autorki zajęło mi trochę czasu. Nie bardzo wiem dlaczego Autorka nie pozostała po prostu przy, i tak zamieszczonej w podpisie do rysunków informacji, że wykazano istotność interakcji odmiana x kombinacja. Zastosowany przez Doktorantkę sposób wskazania statystycznej istotności związku na rysunku nie jest błędny, ale zbędny. Jeśli już, to sugerował bym zastosowanie większego fontu dla omawianych symboli. Nawiasem mówiąc nie bardzo podoba mi się określenie badanych obiektów terminem kombinacja (zwłaszcza kombinacja suszowa ). Kombinacja, w hodowli kojarzy się bowiem jednoznacznie z kombinacją krzyżowań. Dla mnie to po prostu obiekty lub traktowania. Nie oczekuję, że Autorka będzie się z tych uwag tłumaczyć są to moje 3

4 sugestie, które można ewentualnie wziąć pod rozwagę przy przygotowaniu wyników do druku. Na ryc. 19 (str. 58) Autorka nie wyjaśnia znaczenia kolorów niebieskiego i czerwonego umieszczonych na słupkach. Myślę, że to po prostu niedopatrzenie. Omawiając dane dotyczące pomiarów gęstości aparatów szparkowych i trichomów (punkt , str. 70 i następne) Doktorantka stosuje zamiennie określenia gęstość i ilość. To jest nie jest dobre bo co prawda gęstość to, w omawianym przypadku, też ilość tyle, że na jednostkę powierzchni (czyli inny wymiar, inaczej inna jednostka). Proponuję na przyszłość zdecydować się czy mówimy o ilości czy o gęstości aparatów szparkowych i trichomów. Osobiście proponuję pozostać przy określeniu gęstość bo w takich jednostkach przedstawia Autorka swoje wyniki na rycinach 22 i 23. W części Dyskusja, środkowa część pierwszego akapitu jest napisana trochę pokrętnie. Autorka pisze: Dlatego cechy rośliny umożliwiające lub zapewniające stabilność plonu są wielorakie, począwszy od morfologicznych, poprzez fizjologiczne i biochemiczne, angażując w to setki genów i zdanie następne: W przypadku ziemniaka końcowy plon bulw jest wynikiem kombinacji procesów fizjologicznych, genetycznych, metabolicznych i każdy może ograniczyć wzrost bulw w danych warunkach środowiska. Drugie zdanie budzi moje szczególne zastrzeżenia z dwóch powodów. Po pierwsze nie bardzo wiem gdzie, zdaniem Doktorantki, przebiega ostra granica podziału pomiędzy procesami fizjologicznymi a metabolicznymi czy też uwarunkowaniami, a nie jak pisze Doktorantka, procesami genetycznymi. Fizjologia roślin bada zjawiska zachodzące na pięciu poziomach skomplikowania: na poziomie molekularnym (są to syntezy i łańcuchy reakcji biochemicznych zachodzących w komórce), na poziomie struktur komórkowych (transport związków chemicznych i przekazywanie sygnałów), na poziomie organów, organizmu i wreszcie zbiorowiska roślinnego (ekofizjologia). Cała fizjologia jest zatem jednym wielkim ciągiem reakcji biochemicznych, kontrolowanych genetycznie, a określanych zbiorczo reakcjami metabolicznymi czy też fizjologicznymi. Nie ma zatem potrzeby robienia takich rozgraniczeń dla poszczególnych procesów. Po drugie kwestionowane zdanie dotyczy plonowania wszystkich roślin, a nie tylko ziemniaka (jeśli pozostawić słowo plon, a usunąć słowo bulwa ). 4

5 Rozumiem, że Doktorantka chciała po prostu powiedzieć, iż plon zależy od zespołu, uwarunkowanych genetycznie, cech. Stwierdzony przez Autorkę, przy pomocy chlorofilomierza SPAD, wzrost zawartości chlorofilu u roślin ziemniaka poddanych działaniu suszy może być artefaktem. Fakt, że Autorka swoich wyników nie dyskutuje w tym kontekście wcale mnie nie dziwi. Sam dopiero niedawno nabrałem takich podejrzeń badając chlorofilomierzem zawartość chlorofilu w liściach papryki podczas wczesnych etapów patogenezy oraz w liściach pszenicy i soi poddanych działaniu suszy. W Instytucie Fizjologii Roślin PAN przypuszczamy, że jest to pozorny wzrost zawartości chlorofilu wynikający ze zmiany właściwości fizycznych tkanki (powodowanych utratą turgoru), a przez to zmieniających tzw. geometrię pomiaru. Myślę, że o szczegółach będziemy mogli podyskutować z Doktorantką po obronie. Wniosek końcowy Przedstawioną do recenzji pracę doktorską oceniam jako dobre i kompletne opracowanie naukowe. Część eksperymentalna została prawidłowo zaplanowana i metodycznie odpowiednio wykonana. Godna uznania jest ilość i różnorodność przeprowadzonych analiz. Postawione przez Doktorantkę cele zostały zrealizowane choć niewątpliwie brakuje, sygnalizowanego w tytule, opisu mechanizmów odporności ziemniaka na suszę. Pomimo zawartych w recenzji uwag krytycznych, stwierdzam, że treść i forma przedstawionej rozprawy pt. Fizjologiczno biochemiczne mechanizmy warunkujące tolerancyjność ziemniaka (Slonanum tuberosum L.) na suszę glebową, spełnia warunki stawiane rozprawom doktorskim zgodnie z Ustawą o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki. W związku z tym wnioskuję do Rady Naukowej Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Radzikowie o dopuszczenie Autorki pracy mgr Dominiki Boguszewkiej-Mańkowskiej do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Prof. dr hab. Andrzej Skoczowski 5