Kierownik: prof. dr hab. Paweł M. Pukacki

Zespół badawczy:

Pracownicy techniczni:

Zainteresowania badawcze:

Pracownia Fizjologii Stresów Abiotycznych istnieje od 1996 r., lecz badania w Instytucie zostały zapoczątkowane w 1969 r. W okresie tym prace koncentrowały się na poznaniu wpływu fizjologicznych i biofizycznych czynników na elektryczne parametry tkanek w relacji do mrozoodporności drzew. Prowadzono również badania w celu określenia znaczenia głęboko przechłodzonej wody tkankowej w procesie zamarzania i tworzenia się kryształów lodu podczas aklimatyzacji. Badano termotropiczne i lipotropowe właściwości błon cytoplazmatycznych. Szczególną uwagą skierowano na znaczenie, kwasów tłuszczowych fosfolipidów, steroli w desykacji mrozowej i stresu wodnego podczas suszy glebowej. Prowadzono również badania nad wpływem zanieczyszczeń środowiska oraz stresu zwiększonego promieniowania UV-B na reakcje antyoksydacyjne oraz zmiany w kompozycji lipidów błon cytoplazmatycznych.

Ostatnie dziesięciolecie badań doprowadziło do powiązania tolerancji mrozowej komórek drzew z i właściwościami białek apoplastowych o cechach AFP (antifreeze proteins -przeciwdziałających zamarzaniu). Sprawdzano hipotezę mającą wykazać, że drzewa iglaste mogą podnieść swoją tolerancję na stres mrozu, wykorzystując w tym celu endogenne białka AFP. Prowadzone są intensywne prace nad identyfikacją i charakteryzacją białek apoplastowych występujących u takich gatunków jak: Picea abies, P. breveriana, P. glauca, P. pungens, Tsuga canadensis, Pinus nigra, P. sylvestris, Pseudotsuga menziensi oraz Loiseleuria procumbens z wykazujących właściwości przeciwdziałania zamarzaniu (AFPs). i charakteryzujących się histerezą termiczną (TH), dla białek Tsuga canadensis TH = 4,19°C, a dla Picea abies TH = 2.19°C (Pukacki i inni., 2008, Jarząbek M., Pukacki P.M., Nuc K. 2009. Cryobiology 58:268-274).

W Pracowni od 2006 roku prowadzone są badania nad kriokonserwacjią zawiązków Populus tremula oraz osi zarodkowymi nasion z kategorii ortodox:(Acer platanoides, Fagus sylvatica oraz recalcitrant: A. pseudoplatanus, A. sacccharinum, Quercus robur, gdzie również stwierdzono występowanie białek wykazujących cechy białek AFP i histerezy temperaturowej (THPs) o masach cząsteczkowych od 7 do 90 kDa. Białka THPs badanych nasion cechuje również działanie krioochronne w stosunku do wrażliwego enzymu dehydrogenazy mleczanowej (LDH). Szczególnie dotyczy to frakcji białek o masach < 30 kDa, która przy stężeniu 25 µg/ml zachowywała 98% aktywności LDH po zamrożeniu w -196°C. Aktywność krioochronna tego białka była pięciokrotnie wyższa w porównaniu z albuminą (BSA). W obecności białek THPs osi zarodkowych nasion gatunku tolerancyjnego na desykację A. platanoides obserwuje 2-krotnie większe hamowanie szybkości migracji lodu w porównaniu do próbek z BSA (patrz film poniżej). Egzogennie podanie białka AFP do mikrospor P. abies zwiększają o 24% ich kriokonserwację.

Adobe Flash Player not installed or older than 9.0.115!

Wybrane publikacje:

2009

• Jarząbek M., Pukacki P.M., Nuc K. 2009. Cold-regulated proteins with potent antifreeze and cryoprotective activities in spruces (Picea spp.). Cryobiology 58:268-274.
• Pukacki P. M., Juszczyk K., Bojarczuk K., Hoffmann, S. K. 2009. Desiccation and reactive oxygen species mediated changes in Acer embryo axes through cryopreservation COST Action 871. Crypreservation of European Crop Species, 13-14 April, Royal Botanic Garden, Kew Wakehurst Place, UK, pp 22-23.
• Pukacki P.M. M. Jarzabek, S. Pukacka. 2009. Characterization of cryoprotective activity of protein in Acer, Fagus and Quercus embryonic axes. 1 st International Symposium Cryopreservation in Horticultural Species, Leuven, Belgium 5-8 April. Abstracts Book, pp 117-117.

2008

• Pukacki, P. M., Jarząbek M., Jóźwiak W., Lütz C. 2008. Characterization of cryoprotective activity of thermal hysteresis protein in evergreen plants. MTT Agrifood Research Finland. 153:31-32. ISBN 978-952-487-156-3 117-117.

2007-2004

• Pukacki P.M. 2007. Cryoprotective and antifreeze activity of apoplastic proteins in winter hardiness of conifers. In: Abstract Book and CD, Crypreserwation of crop species in Europe, First Meeting of Working Group 1. Oviedo, Spain, 13-14 April, pp.22-22.
• Jarząbek M., Pukacki P.M. 2007. Biochemical and biophysical function of apoplastic proteins from Picea abies and Picea pungens
• W: Streszczenia referatów i plakatów 54 Zjazd Polskiego Towarzystwa Botanicznego, Szczecin, pp 49-50.
• Pukacki P.M., P. Chmielarz, K. Bojarczuk, W. Wesoły. 2007. Survival of apical meristems of aspen after cryopreservation and slow thawing. In: Abstract Book and CD, COST Action 871. 1st Meeting of Working Group 2. 10-12 May, Florence, Italy, pp 23-23.
• Rucińska-Sobkowiak R., Pukacki P. M. (2006). Antioxidative defense system in lupin roots exposed to increasing concentrations of lead. Acta Physiol. Plantarum. 28:357-364.
• Świderska M., Pukacki P.M., 2006. Cryoprotective and antifreeze activity of apoplastic protein from cold-hardy conifers.: In: XV Congress of Federation of European Societies of Plant Biology- FESPB. Book of Abstracts, Lyon-Francja, 17-21 July, pp188-188.
• Pukacki P.M., Kamińska-Rożek E., 2005. Effect of water stress on chlorophyll a fluorescence and electrical admittance of shoots in Norway spruce seedlings. Trees 19:539-544
• Pukacki P.M., Przybył K., 2005. Frost injury as a possible inciting factor in bud and shoot necroses of Fraxinus excelsior (L.). J. Phytopathology 153:512-516.
• Kamińska-Rożek E., Pukacki P.M. 2005. Effect of freezing desiccation on cold hardiness, ROS, membrane lipid levels and antioxidant status in Picea abies seedlings. Acta Soc. Bot. Pol. 3:219-228.
• Pukacki P.M. 2005. The role of antifreeze proteins on cold tolerance of plants. W: Referaty XIV Seminarium Grupy Roboczej "Mrozoodporność", T. Hołubowicz (ed.), Polska Akademia Nauk, Kórnik, AR-Poznań, pp. 36-38.
• Pukacka S. , Hoffman S.K. , Goslar J., Pukacki P.M., Wójkiewicz E. 2003. Water relations in beech (Fagus sylvatica L.) seeds and its effect on storage behaviour. Biochimica et Biophysica Acta, 1621:48-56.

PROJEKTY BADAWCZE:

I. Projekty badawcze finansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego

P.M. Pukacki

Od 2009 - 2012

Molekularne i fizjologiczne konsekwencje stresu krioprezerwacji osi zarodkowych nasion drzew kategorii recalcitrant, suborthodox i orthodox (kierownik projektu)

2003 - 2006 Biochemiczne i molekularne mechanizmy tolerancji świerka pospolitego (Picea abies (L.) Karst.) na stres niskiej temperatury". Nr 3P06L 021 24(kierownik projektu)

2000 - 2003 - Biochemiczne podstawy reproduktywności nasion buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) (główny wykonawca)

II. Projekty badawcze finansowane przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych

2000 - 2004: „Badania nad oceną żywotności sadzonek" (główny wykonawca)

Badania działalności statutowej:

2004-2007. Molekularne i fizjologiczne mechanizmy obrony przed stresem wysokiej temperatury, mrozu i suszy, siewek drzew we wczesnych fazach wzrostu. (kierownik tematu)

Wyróżnienie:

Świderska M., Pukacki P.M., Cryoprotective and antifreeze activity of apoplastic protein from cold-hardy conifers. POSTER WINER AWARD, przyznane przez: Grands and Awards Committee, Federation of European Societies of Plant Biology, FESPB, Lyon-Francja, 17-21 Juli, 2006.

Działalność międzynarodowa:

Pukacki P.M. -COST Action 871. Cryopresewrvation of Crop Species in Europe. Coordinator, WG 1: Fundamental aspects of cryopreservation/cryoprotection and genetic stability, Paweł M. Pukacki (Poland) - Overall WG 1 Leader

XV Ogólnopolskie Seminarium Sekcji Mrozoodporność

XVI Ogólnopolskie Seminarium Sekcji Mrozoodporność