Beskyttelse af Polens rapsafgrøde

Malgorzata Jedryczka

Som en ung pige i Poznań, Polen, red Malgorzata Jedryczka ofte sin cykel forbi Institut for Plantegenetik i udkanten af ​​byen. Rækkerne med drivhuse og kvinder i labfrakker virket som noget specielt. Da hun begyndte at studere ved Poznań University of Life Sciences i slutningen af ​​1970'erne, var genetik et hurtigt voksende felt. Jedryczka blev en del af det ved at studere genetik og planteavl.

"Det er bedre at være en videnskabsmand, der hjælper folk. Det er dejligt at vide, at så mange mennesker drager fordel af dit arbejde." - Joanna Kaczmarek

Som studerende sluttede Jedryczka sig til Polens solidaritetsbevægelse og hjalp med at oprette en allieret studentorganisation på universitetet. Et kort øjeblik i 1980 så det ud til, at Polens undertrykkende system var ved at blive bedre: Jedryczka fik lov til at rejse til et stipendium på et laboratorium i Sverige. Der lærte hun at arbejde med kimplasme, før hun vendte tilbage til Poznań. Derefter knuste Polens kommunistiske regime ned og erklærede kamplov i december 1981. "Jeg blev afhørt af politiet, og tingene blev meget hårde, " siger Jedryczka. "Det var ikke muligt at udvikle en karriere med forbindelser i udlandet."

Det forhindrede hende ikke i at prøve. I 1984 blev hun ansat som ph.d. studerende ved Institut for Plantegenetik og sluttede sig til de hvidovertrukne forskere, hun beundrede langvejs fra da hun var en pige. Hun fortsatte med at ansøge om chancer for at arbejde med kolleger i udlandet, men i den kommunistiske æra, regeringen, gennemgik regeringen ansøgninger om udenlandsk stipendium, og hendes aktivitet som solidaritetsaktivist var et sort mærke på hendes post.

Først inden kommunismen i Polen sluttede sommeren 1989 nåede hendes ansøgninger til revisionskomiteerne. Forskellen var øjeblikkelig. ”Det var første gang, jeg fik et svar direkte fra organisationen, der gav stipendiet, ” siger hun. I 1990 blev hun tilbudt tre stipendier samtidigt. "Jeg var helt skør. Jeg ville gå overalt på én gang."

Siden da er rejser og internationalt samarbejde blevet kendetegnende for hendes lab, der fokuserer på genetik fra landbrugspatogener. Sammenligning af afgrødepatogener, der kan variere meget i virulens og påvirkning, viser sig at være bemærkelsesværdigt internationalt, og det er undertiden nødvendigt at undersøge forskellige plantestammer ved genbanker rundt om i verden. "Nogle ting vil du aldrig opdage, når du ikke sammenligner fysisk forskellige ting, " siger Jedryczka, nu 49.

Overvågning af afgrødesygdom

Fra begyndelsen af ​​sin karriere ønskede Jedryczka at avle planter, der kunne modstå svampeangreb. Til sin doktorgrad opdrættede hun ærterplanter for at modstå fusariumsvind, et almindeligt patogen, der også påvirker tomater og kartofler. Derfra var det et kort hop til svampepatogener i andre afgrøder, såsom raps.


Malgorzata Jedryczka forklarer tegnene på rapssygdomme med oliefrø til landmændene.

Raps er steget i betydning i Europa og Kina, når efterspørgslen efter biobrændstof er steget. I 2000 høstede polske landmænd omkring 450.000 hektar raps; i 2009 indbragte de mere end 810.000 ha. Plantet i efteråret som en vinterdækning afgrøde, rapsfrø blomster i det tidlige forår. Men formene, der forårsager oliefrøstammekræft - Leptosphaeria maculans og L. biglobosa - angriber om efteråret, så der er et langt mellemrum mellem den tid, fungicider skal sprøjtes, og når afgrøden modnes.

Jedryczka ønskede at se, om der var en måde at kortlægge forbindelserne mellem luftbårne sporer om efteråret og stamkornafgrødetab om sommeren. Undersøgelsen krævede en forståelse af samspillet mellem raps og forskellige stammer af L. maculans og L. biglobosa . Nogle rapsvarianter er mere resistente over for svampeangreb; på samme måde er nogle stammer af L. maculans og L. biglobosa mindre virulente end andre. Det er arbejde, der er kompliceret og dyrt. "Det er vanskeligt at få finansiering, fordi omkostningerne kan være virkelig betydelige, " siger Jedryczka.

Analyse af luftbårne sporer tager også et specielt færdigheds sæt, som Jedryczka først stødte på på Rothamsted Research-anlægget i Storbritannien, hvor hun var stipendiat i 1990. Forskere fanger luftbårne sporer og pollen ved hjælp af sporfælder lavet af tape belagt med vaselin. Båndet udsættes, klippes, fremstilles som et objektglas og analyseres under et mikroskop. "Ved at komme hit, [Jedryczka] hentede ideer, der kunne anvendes i Polen, " siger Rothamsted forskningsbiolog Bruce Fitt.

Når man sammenligner antallet af sporer på diaset med vindhastigheder - fælderne placeres normalt i nærheden af ​​vejrstationer - kan forskerne estimere, hvor mange sporer der er i luften time for time. Flere sporer i luften betyder en større infektionsrisiko; at vide, hvilken slags sporer er også vigtig. I 2000 begyndte Jedryczka at eksperimentere med en enkelt sporefælde beliggende nær Poznań ved hjælp af et tilskud fra Den Europæiske Union.

Industri sponsorering

Ph.D. studerende Joanna Kaczmarek ( venstre, stående) og Malgorzata Jedryczka (til højre, stående) træner frivillige til at forberede lysbilleder, der er opnået fra sporfældrene.

I efteråret 2004 spurgte repræsentanter fra DuPont Jedryczka, om hun gerne ville øge projektets skala - med 10 gange. Ideen var at etablere et landsdækkende system til overvågning af stamcanker for landmænd, med Jedryczka's laboratorium, der udførte overvågning og analyse, og DuPont foretog opsøgende landmænd og leverer fungicid. Virksomheden betalte for nok sporefælder for i alt 10 steder fordelt omkring Polen og finansierede stipendier til to ph.d. studerende til at arbejde i Jedryczka's laboratorium.

For at få systemet til at arbejde på et minimalt budget, rekrutterede Jedryczka landmænd, venner og kolleger på andre laboratorier for at hjælpe med at oprette overvågningsstationer og forberede lysbilleder fra båndet i fælderne. For at holde de frivillige engagerede sender hun hvert år personlige rapporter, der forklarer, hvordan resultaterne blev brugt, hvordan laboratoriets ph.d. studerende skrider frem, og hvad udsigterne var for det næste år. "Vi var nødt til at få folk til at bry sig om os og ikke føle, at de sendte deres prøver i det blå, " siger Jedryczka. "Det var noget nyt for alle, så alle ville deltage."

Siden 2004 er Jedryczka's System for Prognost Disease Epidemics (SPEC) vokset til at være det største rapsfrø-patogenovervågningsnetværk i verden. Kolleger er imponeret. "Hvis du kan registrere sporer i luften, som med hendes system i Polen, kan du forudsige, hvornår sygdommen sandsynligvis vil forekomme, " siger Rothamsted Research's Fitt. Ved at holde øje med, når rapsfrø patogener er på deres højeste, kan systemet rådgive landmænd om, hvornår de skal anvende fungicider, og hvornår ikke, lade dem bruge kemikalier så effektivt som muligt.

Opretholdelse af videnskabelig uafhængighed var en vigtig bekymring, da Jedryczka overvejede industrisamarbejdet. ”Til at begynde med ønskede jeg ikke at tage penge fra et kommercielt firma, for så mister man troværdighed, ” siger hun. "Men de ved, hvis jeg studerer deres produkt, og det er dårligt, det vil jeg skrive." Hun betaler ikke af DuPont for at styre projektet eller holde foredrag for landmænd i modsætning til de fleste af virksomhedens videnskabelige samarbejdspartnere; hun siger, at det er "ikke rart for familiebudgettet, men det gør mig fuldstændig uafhængig." Og de oplysninger, hendes arbejde genererer, er tilgængelige for alle landmænd, ikke kun DuPont-kunder. Handlen med DuPont efterlader offentliggørelsesbeslutninger helt i hænderne og begrænser ikke hendes evne til at formidle de oplysninger, som hendes forskning afslører, selvom hun siger, at hun som en høflighed koordinerer med virksomheden på forhånd og aldrig har stødt på nogen modstand.

Udvidelse af laboratoriet

Joanna Kaczmarek kontrollerer for tegn på sygdom i et voldtektsfelt med oliefrø.

En afgørende del af projektets succes var finansieringen, som DuPont afsatte til to doktorander. (Laboratoriets tredje ph.d.-studerende, Joanna Ciszewska-Marciniak, arbejder på patogener, der angriber pil, en anden afgrøde, der bliver vigtigere som biobrændstofkilde, med finansiering fra Polens videnskabsministerium.) I løbet af de 6 maksimale måneder for stamcancer svamp - fra september til november og igen fra marts til maj - ph.d. studerende Adam Dawidziuk og Joanna Kaczmarek bruger al deres tid på at analysere prøver sendt ind fra sporefælderne spredt omkring Polen. Frivillige samler et prøvebillede hver dag på hver af de 10 prøvetagningsstationer rundt om i landet; Det kan tage mellem 20 minutter og 3 timer at analysere hvert prøvebillede.

De to kandidatstuderende opretholder også projektets websted, holder præsentationer for hundreder af landmænd ad gangen på markdage sponsoreret af DuPont og besvarer opkald fra rapsavlere, der er bekymrede for sjove pletter på deres afgrøder. (Da projektet først gik ud, udleverede gradstuderende deres personlige mobiltelefonnummer, hvilket resulterede i mere end et par forespørgsler kl. 06.00 "Det var vores fejl, " siger Dawidziuk og griner.) Webstedet får nu mere end 10.000 hits pr. år, og 13.000 sms'er med rapporter om sporeniveauer gik ud til omkring 3000 landmænd sidste år.

Den omhyggelige analyse, der driver webstedet og hjælper tusinder af polske landmænd med at beslutte, hvornår og om de skal sprøjte deres marker, har givet Dawidziuk og Kaczmarek data til deres doktorafhandlinger, som begge forventer at afslutte i foråret. Dawidziuk, der tog et års frihed til at arbejde i privat industri, før han kom tilbage til biologi som kandidatstuderende i laboratoriet, fokuserer på matematisk modellering ved hjælp af spordataene til at præcisere de tidspunkter, hvor afgrøder har den højeste risiko for infektion hvert år.

Adam Dawidziuk forbereder data til den matematiske model til SPEC systemet.

Kaczmarek, der kom til laboratoriet i 2004, blev tildelt en Scopus-Perspektywy Young Researcher Award sidste år for sit arbejde ved hjælp af PCR-teknikker til at skelne mellem de to typer stamcancer, der adskiller sig i virulens og i deres evne til at infiltrere og dræbe planten . Det er en innovation, der kan fremskynde analysen i højsæsonen og gøre SPEC-systemet mere effektivt. Hun har fundet laboratoriets engagement med landmænd særlig glædeligt. ”Det er bedre at være en videnskabsmand, der hjælper folk, ” siger hun. "Det er dejligt at vide, at så mange mennesker drager fordel af dit arbejde."

Når Kaczmarek og Dawidziuk er færdige med deres ph.d.-er, kan laboratoriet tage et skridt tilbage fra SPEC-programmet, siger Jedryczka: ”Fra et videnskabeligt synspunkt kan vi ikke rigtig få meget mere ud af overvågningen år til år. " Det næste trin er raffinering og patentering af beslutningsstøttesystemet og måske overdragelse af det til DuPont for at køre. Dernæst sigter laboratoriet på at tilpasse spore-fældningsteknikker til allergenpåvisning og at se på industrielle anvendelser til rapsstubb med tilskud fra Polens undervisningsministerium.

Jedryczka's samarbejde med laboratorier rundt om i verden har afspejlet Polens hurtige transformation i de sidste 20 år. Efter at have rejst for at lære teknikker på førende laboratorier i Storbritannien og Frankrig i 1990'erne, er Jedryczka og hendes studerende blevet bedt om at videregive deres viden til kolleger i Rusland, Sverige, Portugal - og Kina, hvor Jedryczka er blevet tildelt en " Venskabsprisen "for hendes arbejde med rapsfrøbønder i det landlige Anhui-område. "Jeg er meget stolt over, at det ikke kun er vi får, men vi giver også, " siger Jedryczka. "Jeg har brug for en fornemmelse af, at min forskning er nødvendig, at mine resultater bruges af nogen."

Alle billeder er høflighed af Malgorzata Jedryczka.

Andrew Curry er en forfatter med base i Berlin.