Inwazyjne gatunki z rodzaju rdestowiec Reynoutria spp. w Polsce – biologia, ekologia i metody zwalczania

Publikacja poświęcona antycznemu DNA – materiałowi genetycznemu organizmów sprzed setek lub tysięcy lat. aDNA, do niedawna pozostający bardziej w sferze fantastyki naukowej niż realiów nauki, pozwala na odkrywanie niedostępnej innymi drogami wiedzy na temat wymarłych gatunków oraz przeszłości gatunków wciąż istniejących.

Autor opisuje w przystępny sposób metody pozyskiwania i analizy aDNA oraz zastosowania tych technik w różnych dziedzinach – od biologii ewolucyjnej, poprzez ochronę gatunków, po archeologię. Książka zawiera liczne ilustracje ułatwiające śledzenie wywodu.

Analizy aDNA – jak pisze Autor: […] przyciągnęły uwagę nie tylko biologów molekularnych, ale także opinii publicznej. Było to wynikiem kilku spektakularnych odkryć, zwłaszcza tych dotyczących historii naszego gatunku. Badania antycznego DNA ujawniły złożoność historii współczesnego człowieka. […] Antyczny DNA, poza analizami ewolucyjnymi lub na poziomie populacji, może być również wykorzystywany w indywidualnej charakterystyce i identyfi kacji poszczególnych znalezisk w podobny sposób, jaki stosuje się w genetyce sądowej. […] Analizy aDNA umożliwiły również identyfi kację patogenów odpowiedzialnych za straszliwe epidemie, które pojawiały się w historii ludzkości.

*********

Ancient DNA and Genetic Engineering

This book is dedicated to ancient DNA (aDNA) – genetic material of organisms that perished hundreds to many thousands years ago. Only recently a subject of science fiction fantasies, now aDNA brings us vast amounts of invaluable, otherwise inaccessible, knowledge about the extinct species as well as about the past of the extant ones, including our own. The author in a reader-friendly way presents the methods of obtaining and analyzing aDNA and the application of aDNA research in a range of fields, from evolutionary biology through biodiversity conservation to archaeology. Numerous accompanying illustrations guide the reader throughout the text.

*********

Prof. dr hab. Piotr Węgleński – wybitny polski genetyk, absolwent Wydziału Biologii i Nauk o Ziemi UW. Całą swoją karierę zawodową związał z Uniwersytetem Warszawskim – w 1974 roku uzyskał habilitację, w 1982 roku objął stanowisko profesora nadzwyczajnego, w 1989 roku został profesorem zwyczajnym nauk biologicznych. Przez wiele lat kierował Zakładem Genetyki, później Instytutem Genetyki i Biotechnologii UW, w latach 1987–1996 pełnił funkcję prorektora, a następnie – w latach 1999-2005 – rektora UW. Był również Dyrektorem Centrum Nowych Technologii UW i pracował w Instytucie Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk. Członek Towarzystwa Naukowego Warszawskiego oraz członek rzeczywistym PAN, a także Komisji ds. etyki PAN.

W latach 70-tych spędził kilka lat na stażach naukowych w Wielkiej Brytanii (John Innes Institute), USA (Massachussets Institute of Technology, MIT) i Francji (Paris XI). Pobyty zagraniczne pozwoliły mu na zapoznanie się z powstającą właśnie inżynierią genetyczną – dziedziną, która zrewolucjonizowała biologię końca XX wieku, doprowadzając do wielu przełomowych odkryć naukowych o ważnych zastosowaniach praktycznych. Uczestniczył w 1974 roku w słynnej konferencji naukowej w Asilomar w Kalifornii. Jak wspominał: „Ostatecznie doszliśmy wtedy do wniosku, że potencjalne korzyści przewyższają potencjalne ryzyko i że należy iść dalej z tymi nowymi technologiami, tyle że z zachowaniem ostrożności”.

Po powrocie do Warszawy wdrożył techniki inżynierii genetycznej do badań prowadzonych w Zakładzie Genetyki UW. Zakład ten przez długie lata był jedynym polskim ośrodkiem zajmującym się tą technologią i kształcącym specjalistów dla innych placówek naukowych w krajach Europy Środkowo-Wschodniej. Zapoczątkował prace nad pozyskiwaniem ludzkiej insuliny z bakterii, kierował wieloma projektami naukowymi – zarówno teoretycznymi, jak i aplikacyjnymi. Uczestniczył w 3 wyprawach na Antarktydę, których celem było zdobycie cennych dla przemysłu zimnolubnych szczepów bakterii. W ostatnich latach zajął się również pracami nad antycznym DNA, mającymi na celu odtworzenie historii ewolucyjnej ssaków w okresie plejstocenu.

---------

PhD assoc. prof. Piotr Węgleński – Professor is a distinguished Polish geneticist. Between 1999 and 2005 he was Rector of the University of Warsaw.

Książka zawiera materiały nadesłane na 50. Zjazd Ogrodów Botanicznych i Arboretów w Polsce z Ogólnopolską Konferencją Naukową „Badania i Ochrona Różnorodności Roślin w Świetle Celów GSPC 2020 w Dobie Globalnych Zmian Klimatycznych”, który odbył się w czerwcu 2021. roku. Jego myślą przewodnią było podsumowanie działań na rzecz wdrażania Konwencji o różnorodności biologicznej poprzez zapisy Globalnej Strategii Ochrony Świata Roślin 2011–2020 (Global Strategy for Plant Conservation).

Książka jest zbiorem artykułów z zakresu szeroko rozumianego bezpieczeństwa wody, publikowanych na łamach „Laboratorium – Przeglądu Ogólnopolskiego” w ostatnich latach, zaktualizowanych oraz nowych, niepublikowanych prac z tej tematyki. Publikacje, które ukazały się wcześniej, zostały zweryfikowane i uaktualnione.
Publikacja jest podzielona na trzy części:

Kryteria oceny i monitorowanie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi
Bezpieczeństwo wody w praktyce
Analityka wód i ścieków

Nowe, drugie zaktualizowane wydanie jedynego na rynku polskim podręcznika akademickiego, w którym są omówione na poziomie molekularnym zagadnienia związane z budową, fizjologią i genetyką bakterii, ich oddziaływaniem na komórki eukariotyczne oraz budową bakteriofagów i ich działaniem na bakterie.

Rozdział 1 poświęcony jest taksonomii bakterii, następnie omówiono bardzo szczegółowo budowę komórki bakteryjnej, co stanowi podstawę do dalszych rozdziałów. W rozdziale dotyczącym metabolizmu szczególny nacisk położono na fizjologię. Trzy następne rozdziały dotyczą problemów związanych z genetyką bakterii, m.in. powielanie materiału genetycznego, zmienność genetyczna, i obejmują zarówno informacje podstawowe, jak i najnowsze odkrycia. Omówiono wirusy bakteryjne (bakteriofagi), a także molekularne mechanizmy bakteryjnej patogenezy. Podręcznik jest bogato ilustrowany.

Książka przeznaczona dla studentów biologii (mikrobiologia ogólna, fizjologia bakterii, genetyka bakterii), biotechnologii, ochrony środowiska uniwersytetów, akademii rolniczych, akademii pedagogicznych i politechnik; weterynarii; akademii medycznych (mikrobiologia lekarska, farmacja, analityka medyczna) oraz doktorantów i pracowników naukowych.

Podręcznik w przejrzysty sposób opisuje wybrane zagadnienia z ekologii, morfologii wybranych grup organizmów zasiedlających biosferę, rolę mikroorganizmów w obiegu pierwiastków w przyrodzie czy biologiczne metody klasyfikacji wód. Przedstawia wodę, glebę i powietrze jako środowiska bytowania i przenoszenia mikroorganizmów. Podręcznik przeznaczony jest dla studentów i pracowników naukowych uniwersytetów, akademii rolniczych i uczelni technicznych zajmujących się ochroną i inżynierią środowiska.

Zakres tematyczny podręcznika obejmuje podstawy biologii środowiska podane w 5-ciu rozdziałach, dotyczących kolejno:

Rozdział 1 Wybranych zagadnień z ekologii.
Rozdział 2 Morfologii wybranych grup organizmów zasiedlających biosferę.
Rozdział 3 Roli mikroorganizmów w obiegu pierwiastków w przyrodzie.
Rozdział 4 Biologicznych metod klasyfikacji wód.
Rozdział 5 Wody, gleby i powietrza jako środowisk bytowania i przenoszenia mikroorganizmów.

The reproductive success of entomophilous species depends on the floral attractivity and mating system of plants, and the performance of pollinators. Owing to the substancial declie in the number of honey bees, the significance of wild insects as pollen vectors is growing. Lack of the comparative studies on ecological specialization of the floral display in cultivated mustards and effectiveness of their managed and wild pollinators as well as the discrepancies in data on the levels of allogamy and strength of SI system reveal a need of comprehensive studies on the reproductive system in these crop plants. This study aims to investigate: 1) floral and inflorescence characteristics significant to the reproductive system of mustards, 2) the relation of an inflorescence structure to floral display, and to fruit and seed set, 3) the mating system, 4) the pollination performance of managed and wild flower visitors and 5) the flow value of investigated crops for insects.
The studies were conducted on Brassica juncea ‘Małopolska’ and Sinapis alba ‘Borowska’. The flowering phenology, floral display and structure of synflorescence, P/O ratio were studied at both the flower and the individual level. Stigma receptivity was verified by two enzymatic tests and in vivo by artificial cross-pollination. To determine the SI strength and the mating system controlled pollination treatments were carried out. Field experiments using cages were performed to evaluate the role of insects in mustard pollination. Pollinator performance was assessed in terms of their relative abundance and density, flower constancy as well as pollen transfer and deposition. Moreover, chemical composition of nectar was studied using the HPAEC-PAD technique and the histidine scale. The pollen mass available to insects was determined by the modified ether method.
The pattern of flowering of studied cultivars shows a positively skewed distribution with a tendency towards a more symmetrical curve, leading to stable pollinator services throughout the whole flowering period. The flower display size depended on the cultivar and year, and fluctuated during a flowering season. Peak flower opening on the plant started in the 2nd week of the blooming period and continued for 2 weeks. During this period up to 86 and 91.5% of the total flowers opened on the cultivar ‘Borowska’ and cultivar ‘Małopolska’ plants, respectively, with the daily portion up to 6.1 and 8.6%. Mustard flowers are arranged in polytelic synflorescences, with racemes as the basic flowering units (florescences). Racemes are organized at main axis (MF), lateral axes and paracladia (Pc). Among-florescence and among-axis variation in abundance of flowering, fruit set and seed set was elucidated. The flower number/florescence as well as the fruit set and seed number/fruit decreased with increasing ramification order and for axes developing at the bottom of a synflorescence. In both mustards, the majority of flowers and subsequently fruits on the plant were produced by the MF and florescences on Pc of 1st and 2nd order. Mustard flowers exhibit incomplete protogyny. The P/Os values show that both cultivars are facultative in their reproductive systems. Results of pollination treatments reveal that cultivar ‘Małopolska’ has a high level of SC and facultative autogamy, whereas ‘Borowska’ is facultative xenogamous with partially effective SI (PSC). In cultivar ‘Borowska’ both the fruit set and seed number/flower decreased considerably after geitonogamous pollination, whereas in ‘Małopolska’ a lower mass of selfed seeds compare to that of outcrossed seeds was stated. The fruit set was highly correlated with both the seed number/flower and seed number/fruit. In cultivar ‘Borowska’ fruit set showed a positive correlation with seed weight, indicating that pollination treatments that produced numerous fruits also formed heavier seeds. The absence of insects decreased the total number of fruits set on a plant (~1.5×) and seed number/fruit (up to 1.7×) in both cultivars. Isolation from insects also decreased the fruit set by 10.7% in cultivar ‘Borowska’. The key pollinators were honey bees and solitary bees from the families Andrenidae, Halictidae and Megachilidae. Although honey bees did not differ significantly in their ability to deposit pollen grains on stigmas when compared with other bees, they exhibited higher levels of floral constancy and visited mustard flowers with higher intensity. In B. juncea ‘Małopolska’ solitary bees were equally efficient pollinators in terms of their daily activity pattern and flower constancy. The pattern of daily activity of flower visitors was associated primarily with the opening of new flowers and well correlated with floral rewards availability. Nectar of both cultivars is hexose-dominant with maltose, trehalose, erlose and sorbitol content. The pattern of AA content in nectar was age-dependent. Mustard flowers offered substantial amounts of pollen for visiting insects. Estimated pollen yield per unit area ranged from 48 to 85 kg·ha-1.
The main factors determining the distribution and size of flower display in mustards, are the structure of synflorescence and envintonmental conditions. A mixed mating system appears to occur in both investigated mustards and the weakening of SI system in S. alba is proved. Mustards are adapted to pollination by short-tongued bees and flies, but as cultivated crops they have been ‘infested’ by honey bees. The alternate pollinators are wild solitary bees. They have the potential to replace services provided by honey bees if multi-directional practices increase their population sizes to levels resulting in the flower visitation rates as high as A. mellifera. The obtained results are of practical importance when applied in the breeding and cultivation protocols for mustards. They can also be used in apiculture.