Dlaczego gryka traci kwiaty? Naukowcy na tropie zagadki światłoczułego związku chemicznego
Gryka zwyczajna (Fagopyrum esculentum) to gatunek o wysokiej wartości odżywczej i dużym znaczeniu gospodarczym, zaliczany do tzw. superżywności XXI wieku. Pomimo licznych zalet, roślina ta cechuje się stosunkowo niskim plonem nasion w porównaniu z innymi gatunkami uprawnymi. Jedną z przyczyn tego zjawiska jest wysoki odsetek aborcji kwiatów oraz zaburzenia rozwoju woreczków zalążkowych, których mechanizmy wciąż nie są w pełni poznane. Wydaje się, że pewną rolę może odgrywać tu fagopiryna – światłoczuły związek, strukturalnie podobny do hiperycyny, występujący głównie w kwiatach gryki, dotychczas badany głównie pod kątem właściwości fototoksycznych, lecz nie w kontekście potencjalnej roli biologicznej w roślinie.
W czasopiśmie Scientific Reports ukazała się właśnie publikacja prezentująca wyniki badań prowadzonych przez międzynarodowy zespół kierowany przez dr Martę Hornyák z naszego Instytutu. Celem pracy było określenie rozmieszczenia fagopiryny (FAG) i jej prekursora (PFAG) w różnych częściach kwiatu gryki – pręcikach, słupkach, płatkach i dnie kwiatowym – oraz ocena ich potencjalnej roli w organach generatywnych. Zastosowano zaawansowane techniki analityczne, w tym MALDI-MSI (ang. Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization – Mass Spectrometry Imaging, obrazowanie spektrometrii masowej) oraz LC-MS (Liquid Chromatography–Mass Spectrometry, chromatografię cieczową sprzężoną ze spektrometrią mas). Analizy wykazały najwyższe stężenia FAG i PFAG w słupkach, a najniższe w płatkach korony. Obrazowanie MALDI-MSI ujawniło wyraźną akumulację fagopiryny wokół zalążni. Zaobserwowano również negatywne zależności pomiędzy zawartością FAG w tkankach a liczbą rozwijających się kwiatów. Wyniki te sugerują, że fagopiryna może uczestniczyć w regulacji rozwoju gametofitu żeńskiego i wpływać na sukces reprodukcyjny gryki.
Uzyskane wyniki stanowią istotny krok w kierunku zrozumienia mechanizmów ograniczających sukces reprodukcyjny gryki zwyczajnej, co w przyszłości może pomóc w opracowaniu strategii zwiększania plonu jej nasion.
Badania były częściowo finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu MINIATURA 6 "Rola światłoczułych fagopiryn w kwiatach gryki zwyczajnej" (nr 2022/06/X/NZ9/01040). Stanowiły one również podstawę do uzyskania finansowania kolejnego projektu (NCN SONATA 20, nr 2024/55/D/NZ9/02978) pt. "Czy światłoczuła fagopiryna F indukuje degenerację gametofitu żeńskiego u gryki zwyczajnej? – Krok w kierunku zwiększenia plonu nasion", realizowanego pod kierunkiem dr Marty Hornyák we współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim (dr Klaudia Sychta).
Oryginalny artykuł:
Hornyák M., Kula-Maximenko M., Miszalski Z., Nilsson A., Andrén P.E., Göransson U., Slazak B. 2025. Distribution of photosensitive fagopyrin in buckwheat flowers and its potential biological relevance. Scientific Reports 15: 36279. DOI
Pole gryki zwyczajnej (Fagopyrum esculentum) w okresie pełnego kwitnienia.
Foto: Marta Hornyák
Gryka zwyczajna (Fagopyrum esculentum).
Foto: Marta Hornyák
Eksperyment: uprawa gryki pod różnym spektrum światła LED.
Foto: Marta Hornyák
Fagopiryna w kwiatach gryki zwyczajnej: u góry – mikrofotografia optyczna próbki po naniesieniu matrycy; u dołu – obraz MALDI-MSI rozmieszczenia przestrzennego fagopiryny (kolory od czarno-niebieskiego do czerwono-białego obrazują intensywność sygnału). Szczegółowe objaśnienia: w artykule.
Foto: Anna Nilsson
