5 secvente cu … polen

In principiu, toata lumea stie cum se inmultesc plantele si care e rolul polenului in acest proces. Si, atunci, ce ar mai fi de spus? Multe. Pentru ca, pe masura perfectionarii metodelor de cercetare, grauntele de polen a inceput sa dezvaluie privirilor uimite ale oamenilor de stiinta noi si noi fatete.

A trai o ora sau o saptamana

Se afirma si – dupa cate se pare – pe buna dreptate ca un graunte de polen e un organism viu, puternic deshidratat. In fapt, el contine apa in proportie de 15-35% din greutatea proprie, spre deosebire de organismele celelalte care contin, in medie, 70% apa. De altfel, aceasta deshidratare e un lucru obisnuit, o caracteristica a formelor de diseminare a fiintelor vii, fie ca e vorba de spori, de bacterii sau de seminte si reprezinta un mod de viata incetinita, care asigura o anumita rezistenta in conditiu de mediu nefavorabile. Dar, pana unde merge aceasta rezistenta?

Intrebarea e importanta, in primul rand pentru agricultori, deoarece dincolo de limita grauntele de polen isi pierde capacitatea de fecundare si, pana la urma, moare. Cercetari recente au aratat ca, de la o specie la alta, exista variatii foarte mari ale rezistentei polenului. De pilda, la graminee un graunte de polen, in conditiile temperaturii mediului inconjurator, moare dupa 1-2 ore, in timp ce polenul de rapita traieste, la 20°C, o saptamana! O echipa de cercetatori de la Universitatea din Lyon a demonstrat ca acelasi polen poate trai si daca temperatura atinge 35°C.

Desigur, oamenii de stiinta nu s-au multumit sa constate aceste deosebiri atat de mari, ci au incercat sa le si explice. Concluzia la care s-a ajuns este ca, dupa toate aparentele, rezistenta mai mare sau mai mica a grauntelui de polen depinde de structura si compozitia chimica a membranei lui, precum si de existenta sau absenta unui invelis special un amestec complex de proteine, lipide si zaharuri, care il protejeaza impotriva agresiunilor cum sunt seceta, radiatiile ultraviolete etc.

Pe drumul spre “banca” de polen

Cunoscand explicatia rezistentei mai mari sau mai mici a grauntelui de polen nu s-ar putea, oare, mari aceasta rezistenta, astfel incat polenul diverselor specii sa poate fi conservat in “banci de polen”? – s-au intrebat cercetatorii.

Da, asemenea “banci” ar reprezenta un instrument extrem de valoros pentru lucrarile de genetica si ameliorare care folosesc noile posibilitati de a obtine plante intregi cu caracteristici superioare, pornind de la un … simplu graunte de polen cultivat in laborator sau de a realiza incrucisari intre plante din specii diferite. Pentru asemenea lucrari e nevoie de polen bine conservat, gata in orice clipa sa intre in actiune. Iar bine conservat inseamna congelat ca si material seminal – pe baza unor tehnici foarte delicate.

Dar, inainte de a solutiona problema conservarii, e nevoie sa se stie ce fel de polen se pune la conservat, astfel spus, se impune o evaluare exacta a viabilitatii polenului, lucru care nu e deloc simplu. Au fost folosite diverse metode, fiecare avand dezavantaje mai mari decat avantajele. Echipa de la Universitatea din Lyon a avut ideea de a folosi o metoda nucleara si anume rezonanta magnetica nucleara, care se bazeaza pe masurarea anumitor caracteristici magnetice ale nucleelor atomilor de hidrogen, care alcatuiesc moleculele de apa. Dupa starea in care se afla hidrogenul din apa pe care o contine se poate sti daca grauntele de polen este sau nu apt pentru fecundare, se poate sti repede, precis si fara a distruge polenul.

Jocul complicat al moleculelor

Trebuie spus ca aproximativ in acelasi fel se pune si problema capacitatii de fecundare a stigmatului, mai precis a perioadei de receptivitate, in care grauntele de polen, ajuns la suprafata acestuia, este acceptat si poate germina, perioada care poate merge, dupa caz, de la cateva ore, la cateva zile. Cercetarile intreprinse in Australia si in alte tari au aratat ca receptivitatea stigmatului este un proces complex, in care intervin diverse substante biochimice si care se desfasoara in anumite conditii de temperatura.

Cea dintai conditie care se cere indeplinita este ca pistilul sa … accepte polenul, iar pentru aceasta il supune unei verificari. Daca polenul provine de la aceeasi planta sau de la o planta din alta specie, il respinge. Acest proces, cu doua consecinte posibile – acceptare sau respingere – a fost intens studiat in ultima vreme. Concluzia la care s-a ajuns – ea apartine unor cercetatori francezi, englezi, japonezi si americani – este ca el reprezinta jocul complicat al unor molecule care asigura “recunoasterea” partenerului de fecundare si inlaturarea “nechematilor”.

Intre plopul negru si plopul alb

Studierea fenomenului nu se intemeiaza doar pe curiozitatea stiintifica a cercetatorilor, ci raspunde unui important obiectiv al cercetarii contemporare: crearea de noi hibrizi la plantele cu cultura.

Dupa cum se stie, exista astazi diverse tehnici noi de hibridare, inclusiv fuziunea protoplatilor (celule fara membrana), care s-au dovedit a fi promitatoare, desi au o aplicabilitate limitata si se pot realiza numai in laborator, in eprubeta. In schimb, tehnica bazata pe fecundarea polen/stigmat intre plante din specii diferite este, teoretic, aplicabila la numeroase familii vegetale, intre care si la graminee.

Inmultirea majoritatii plantelor, ca si formarea unor soiuri, hibrizi sau specii noi sunt conditionate de realizarea unui proces biologic cardinal: polenizarea. Fara transferul graunciorilor galbeni-portocalii de la stamina la stigmat si de aici, prin pistil, la ovule nu ar avea loc fecundarea, respectiv rodirea.

Cine realizeaza acest transfer? La unele specii, indeosebi ierburi, particule de polen sunt vehiculate de vant. In foarte multe cazuri, insa, altii sunt vectorii: albinele, bondarii, viespile, fluturii, liliecii, pasarile etc.

Deocamdata, se tatoneaza. Primele experiente reusite efectuate, sub diverse forme, de cercetatorii din Seattle (S.U.A.), Melbourne (Australia) si din Lyon au ca obiect plopul, in speranta ca, din incrucisarea plopului negru, repede crescator, cu cel alb, adaptat la soluri sarace, sa se obtina un hibrid care sa intruneasca insusirile favorabile ale ambelor specii.

O bariera se cere inlaturata

Pentru ca incrucisarile realizate pe aceasta cale sa reuseasca, trebuie inlaturata bariera pe care o ridica natura prin fenomenul de respingere. Existenta acestuia din urma i-a determinat pe oamenii de stiinta sa se intrebe daca nu cumva plantele nu dispun si ele de un sistem imunitar, cam ca acela al animalelor.

Faptul e ca intrebarea nu a picat din senin, de vreme ce s-a constatat ca plantele prezinta anumite reactii care seamana cu reactiile imunitare, de aparare, ale animalelor. Ele se pot proteja, de pilda, impotriva infectiilor microbiene, care nu reprezinta echivalentul anticorpilor, ci sunt, mai degraba, un fel de antibiotice vegetale. Cercetari recente au aratat ca – este, deocamdata, o ipoteza – asemenea reactii s-ar baza, ca si in cazul fecundarii cu polen, pe un sistem de molecule care au capacitatea de a “recunoaste” agresorul, declansand sistemul de aparare al organismului vegetal.

Cercetarile in aceasta directie se afla in plina desfasurare, astfel incat marile rezultate abia urmeaza sa apara. Totusi, de pe acum, oamenii de stiinta considera ca descifrarea, cunoasterea aprofundata si, eventual, dirijarea sistemului imunitar al plantelor vor deschide cai noi in domeniul manipularilor genetice si, ceea ce e deosebit de important, manipularile asteptate nu se vor desfasura in eprubete ci in natura, in campul experimental si, poate, in productia agricola. Dar, pana atunci, trebuie sa mai treaca timp …

Autor: A. Costa