Celem projektu jest opracowanie skutecznych metod ochrony ex situ dla dwóch chronionych gatunków roślin z rodziny wrzosowatych (Ericaceae Juss.): modrzewnicy pospolitej (Andromeda polifolia L.) i wrzośca bagiennego (Erica tetralix L.). A. polifolia jest gatunkiem o okołopolarnym zasięgu występowania. Występuje na stanowiskach w centralnej oraz wschodniej Europie oraz na wyspach brytyjskich [1]. W Polsce jej stanowiska stwierdzane są na terenie całego kraju [2]. W Polsce podlega częściowej ochronie gatunkowej. E. tetralix jest przedstawicielem atlantyckiej flory torfowiskowej [3], kluczowym dla tych siedlisk w północno-zachodniej Europie [4]. W Polsce stanowiska E. tetralix znajdują się głównie na wybrzeżu Morza Bałtyckiego, gatunek jest również notowany na stanowiskach w zachodniej części kraju [2]. Ten ściśle chroniony w Polsce gatunek określany jest jako narażony na wyginięcie [5]. Wśród czynników wpływających negatywnie na populację E. tetralix i A. polifolia wyróżnia się niszczenie siedlisk poprzez osuszanie i wykorzystywanie wód gruntowych. Wskazuje się również na negatywny wpływ związany z odkładaniem się azotu i siarki z atmosfery, prowadzący do eutrofizacji ekosystemu [6].
Rodzina Ericaceae należy do grupy roślin, dla których wejście w symbiozę z grzybem mikoryzowym jest niezbędne do wykiełkowania nasion i rozwoju siewki. Zastosowanie metod kultur in vitro jest w stanie zastąpić symbiozę z mikoryzowym grzybem odpowiednim wstępnym traktowaniem nasion oraz dobranej dla danego gatunku suplementacji podłoża [7]. Kultury in vitro pozwalają również na długoterminową hodowlę roślin poprzez pasażowanie roślin na nowe podłoża, co pozwala zachować interesującą pulę genową przez teoretycznie nieograniczony okres czasu [8]. Ponadto łatwość suplementacji podłoża pozwala na prowadzenie badań nad wpływem różnych substancji na wzrost i rozwój roślin. Z punktu widzenia uzyskiwania dużej liczby roślin potomnych, szczególnie przydatne są roślinne hormony z grup auksyn i cytokinin, które pozwalają na indukcję kalusa, organogenezy czy embriogenezy somatycznej [9, 10]. Zjawiska te pozwalają na zwielokrotnienie ilości uzyskiwanej liczby roślin do hodowli czy potencjalnej introdukcji do środowiska naturalnego. Roślinne kultury in vitro zostały dotychczas wykorzystane do zachowania ex situ i introdukcji wielu innych gatunków roślin [8, 9, 11].
Zaplanowane badania skupią się na wykorzystaniu hodowli in vitro, a w szczególności na asymbiotycznym kiełkowaniu nasion oraz masowemu namnażaniu z wykorzystaniem tkanek wegetatywnych pochodzących z roślin uzyskanych w hodowli in vitro oraz pobranych z środowiska naturalnego. Ponadto oceniony zostanie wpływ różnych regulatorów wzrostu roślin (auksyny, brassinosteroidy, cytokiny, gibereliny) na rozwój i wzrost badanych gatunków roślin. Uzyskany w wyniku przeprowadzonych doświadczeń materiał, zostanie poddany analizom mikroskopowym w celu oceny zachodzących w nim zjawisk.
Uzyskane w ramach proponowanego projektu hodowle, wejdą w skład kolekcji Katedry Cytologii i Embriologii Roślin i będą stale utrzymywany poprzez pasaże na nowe podłoża. Hodowane rośliny będą mogły zostać w przyszłości wykorzystane do introdukcji do środowiska naturalnego wzmacniając populację na już istniejących stanowiskach lub stanowiskach zastępczych. W wyniku przeprowadzonych badań wygłoszony zostanie przynajmniej jeden komunikat konferencyjny oraz powstanie publikacja naukowa opisująca metody hodowli in vitro dla A. polifolia i E. tetralix. W trakcie trwania projektu Koło Naukowe przeprowadzać będzie cyklicznie seminarium dla uczestników projektu w celu wspólnej oceny postępów prac oraz zwiększania zasobu umiejętności miękkich. Studenci zaangażowani w realizację projektu, oprócz zdobycia doświadczenia związanego z prowadzeniem badań naukowych, zdobędą praktyczne umiejętności związane z prowadzeniem hodowli in vitro – umiejętności te mogą stanowić niezbędne doświadczenie dla zatrudnienia uczestników projektu w firmach związanych z biotechnologią roślin.

---

Cele projektu

1. Głównym celem projektu jest opracowanie skutecznych metod ochrony ex situ dla dwóch chronionych gatunków roślin z rodziny wrzosowatych (Ericaceae Juss.): modrzewnicy pospolitej (Andromeda polifolia L.) i wrzośca bagiennego (Erica tetralix L.). Szczegółowymi celami badawczymi są:

• Opracowanie metody asymbiotycznego kiełkowania nasion Andromeda polifolia i Erica tetralix in vitro. Opracowanie metody wprowadzania do kultur in vitro materiału wegetatywnego z Andromeda polifolia i Erica tetralix pochodzącego z środowiska naturalnego.
• Opracowanie metody indukcji kalusa, organogenezy lub embriogenezy somatycznej Andromeda polifolia i Erica tetralix in vitro.
• Określenie wpływu suplementowanego kwasu giberelinowego na proces kiełkowania nasion Andromeda polifolia i Erica tetralix in vitro.
• Określenie wpływu suplementowanych hormonów z grupy brassinosteroidów na procesy rozwojowe Andromeda polifolia i Erica tetralix in vitro.
• Dokonanie oceny zachodzących zjawisk (morfogenezy) z użyciem mikroskopii świetlnej.
• Optymalizacja hodowli in vitro Andromeda polifolia i Erica tetralix w celu włączenia do stałej kolekcji roślin Katedry Cytologii i Embriologii Roślin.

2. Ponadto w ramach realizowanego projektu osiągnięte zostaną następujące cele:

• Rozwinięcie umiejętności miękkich studentów zaangażowanych w projekt poprzez udział w seminariach dotyczących projektu oraz konferencji naukowej.
• Rozwinięcie umiejętności studentów z zakresu prowadzenia roślinnych kultur in vitro.
• Zwiększenie świadomości i wiedzy studentów zaangażowanych w projekt na temat ochrony ex situ chronionych gatunków roślin.

---

---

[1] A. L. Jacquemart, Andromeda polifolia L., Journal of Ecology, vol. 86, no. 3, pp. 527–541, 1998,
[2] A. Zając, M. Zając, Atlas rozmieszczenia roślin naczyniowych w Polsce. Nakładem Pracowni
Chorologii Komputerowej Instytutu Botaniki Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2001.
[3] M. Herbichowa, WARUNKI SKUTECZNEJ OCHRONY ATLANTYCKIEJ FLORY TORFOWISKOWEJ,
Acta Universitatis Lodziensis. Folia Sozologica, no. 3, pp. 115–122, 1986.
[4] C. Damgaard, M. Strandberg, S. M. Kristiansen, K. E. Nielsen, J. L. Bak, Is Erica tetralix
abundance on wet heathlands controlled by nitrogen deposition or soil acidification?,
Environmental Pollution, vol. 184, pp. 1–8, Jan. 2014,
[5] Z. Mirek, K. Zarzycki, W. Wojewoda, Z. Szelag, Red list of plants and fungi in Poland, vol. 12,
no. January 2006, p. 99, 2006.
[6] M. Strandberg, C. Damgaard, H. J. Degn, J. Bak, and K. E. Nielsen, Evidence for acidification driven ecosystem collapse of Danish Erica tetralix Wet Heathland, Ambio, vol. 41, no. 4, pp.
393–401, 2012,
[7] T. Figura, E. Tylová, J. Šoch, M. A. Selosse, J. Ponert, In vitro axenic germination and cultivation
of mixotrophic Pyroloideae (Ericaceae) and their post-germination ontogenetic development,
Annals of Botany, vol. 123, no. 4, pp. 625–639, 2019,
[8] F. Engelmann, Use of biotechnologies for the conservation of plant biodiversity, In Vitro
Cellular and Developmental Biology – Plant, vol. 47, no. 1, pp. 5–16, 2011,
[9] A. Paunescu, Biotechnology for endangered plant conservation: A critical overview, Romanian
Biotechnological Letters, vol. 14, no. 1, pp. 4095–4103, 2009.
[10] M. Ikeuchi, K. Sugimoto, A. Iwase, Plant callus: Mechanisms of induction and repression, Plant
Cell, vol. 25, no. 9, pp. 3159–3173, 2013,
[11] N. Coelho, S. Gonçalves, A. Romano, Endemic Plant Species Conservation, Plants, vol. 9, no.
345, pp. 1–22, 2020.