Zespół naukowców, z którym pracuje, zajmuje się biofizyką i morfogenezą roślin, czyli badaniem wzrostu i rozwoju organów roślinnych. Badania prowadzone są wspólnie przez biologów i fizyków

Praca naukowa jest dla prof. dr hab. Doroty Kwiatkowskiej źródłem wielkiej satysfakcji

– Zajmujemy się badaniami podstawowymi – mówi profesor Kwiatkowska – musimy jednak pamiętać, że są one niezwykle ważne, ponieważ stanowią fundament wszystkich badań stosowanych. W naszej katedrze zajmujemy się między innymi biologią rozwoju roślin z punktu widzenia biomechaniki. Staramy się stosować interdyscyplinarne podejście, czyli patrzeć na rośliny jako na obiekty fizyczne i właśnie z tej strony je badać. Mówiąc kolokwialnie, badamy, jak rosną rośliny, mierząc ich wzrost i kształt. W kierowanym przeze mnie zespole analizujemy, jak powstaje architektura części nadziemnej rośliny czyli pędu. Podstawą jest dokładny pomiar. Bez niego nie można niczego opisywać, ani też wyjaśniać mechanizmów poszczególnych zjawisk. Ponieważ już ten etap badań stanowi wyzwanie, staramy się opracowywać takie narzędzia, które pozwalają na solidne i dokładne zmierzenie wzrostu i kształtu, pozostawiając naszym kolegom jego modelowanie. Badając wzrost roślin, szukamy odpowiedzi na pytanie: jakie czynniki są odpowiedzialne za jego regulację. Sprawdzamy także, jak mutacje w różnych genach wpływają na architekturę pędu.

Wymóg coraz dokładniejszych pomiarów i obliczeń inspiruje naukowców do podejmowania wyzwań także w dziedzinie doskonalenia tego rodzaju narzędzi. To właśnie zespół naukowy Katedry Biofizyki i Morfogenezy Roślin opracował unikalne oprogramowanie do symulacji wzrostu organów roślin. Rozwija także narzędzia potrzebne do analizy ilościowej wzrostu i złożonych kształtów organów w 3D.

Rośliną, która najczęściej poddawana jest naukowej obserwacji i analizie, jest Arabidopsis thaliana i choć jej nazwa łacińska brzmi obco, w rzeczywistości jest to rosnący w Polsce rzodkiewnik pospolity.

– Arabidopsis jest gatunkiem modelowym spokrewnionym z kalafiorem czy lewkonią – wyjaśnia profesor Kwiatkowska. – To roślina o niewielkich rozmiarach, dość łatwa w uprawie w warunkach laboratoryjnych. Jej cykl życiowy jest krótki, trwa zaledwie sześć tygodni. Architektura jej pędu jest jednak dość złożona a roślina przechodzi przez wszystkie stadia rozwojowe, które można badać. Wiemy już sporo o molekularnych podstawach regulacji jej rozwoju.

W pokojach hodowlanych, gdzie naukowcy badają procesy rozwojowe rzodkiewnika, kilka razy dziennie prowadzone są skrupulatne pomiary. W badaniach struktury i funkcji organów naukowcy często korzystają z metod stosowanych przez fizyków czy inżynierów. Na przykład, dzięki badaniom tensometrycznym uzyskują informacje z dziedziny biomechaniki ściany komórkowej roślin.

– Często z wyników naszych badań korzystają genetycy – kontynuuje profesor Kwiatkowska – my, z kolei, uzyskane przez nich mutanty poddajemy obserwacji, analizujemy wzrost organów prowadzący do powstawania charakterystycznych kształtów, czyli morfogenezę.

Współpraca między biologami, fizykami i matematykami nie tylko jest codziennością, ale i tradycją sięgającą początków istnienia Katedry (pierwotnie Katedry Biofizyki i Biologii Komórki). Jej założyciel, prof. Zygmunt Hejnowicz, zadbał o to, aby tworzący się zespół miał charakter interdyscyplinarny i podejmował wyzwania umożliwiające wykorzystanie wiedzy z zakresu różnych specjalności a także – aby specjalności te wzajemnie się uzupełniały. Naukowcy z Katedry Biofizyki i Morfogenezy Roślin od lat współpracują z zespołami badawczymi z Niemiec, Stanów Zjednoczonych i Francji. Ich sukcesem są publikacje zamieszczane w prestiżowych czasopismach naukowych o wysokim wskaźniku Impact Factor, m.in. w „The Plant Cell”. W najbliższym czasie ukaże się kolejny artykuł, tym razem w czasopiśmie „Cell”, o IF wyższym niż np. dla „Science”. Będzie on dotyczył zagadnień związanych z czynnikami mechanicznymi i ich wpływem na wzrost roślin.

Zespół profesor Kwiatkowskiej wkrótce rozpocznie realizację projektu „Mechanika, struktura i zróżnicowany wzrost ściany komórkowej – morfogeneza roślin z perspektywy mechaniki”. Projekt ten został zakwalifikowany do finansowania z Narodowego Centrum Nauki w ramach pierwszego konkursu dla doświadczonych naukowców (MAESTRO).

Praca naukowa i badania dla profesor Kwiatkowskiej są źródłem nie tylko satysfakcji, ale – jak mówi – to taka trochę wieczna zabawa. Stałe poszukiwania, podekscytowanie w oczekiwaniu na wynik, często element zaskoczenia – to wszystko sprawia, że proces poznawczy i wkraczanie poza dotychczasowy stan wiedzy mogą dostarczyć wiele radości. Pod warunkiem, że nie są zbyt przeciążone administracyjnymi obowiązkami – dodaje z uśmiechem.