مارتن بارنيسك

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

مارتن بارنيسكه عالم أحياء ألماني متخصص في علم الوراثة وعلم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية. وهو أستاذ جامعي ورئيس معهد علم الوراثة في كلية الأحياء بجامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ . [ 1 ] ينصب تركيز بارنيسكه العلمي على التفاعل الجزيئي بين النباتات والكائنات الحية التكافلية والممرضة، بما في ذلك البكتيريا والفطريات والفطريات البيضية والحشرات.

سيرة

درس بارنيسكي علم الأحياء، وعلم الأحياء الدقيقة، والكيمياء الحيوية، وعلم الوراثة في جامعتي كونستانز وماربورغ في ألمانيا. بين عامي 1986 و1991، أجرى دراسات الدبلوم والدكتوراه في مختبر ديتريش فيرنر حول التواصل الكيميائي بين جذور النباتات والميكروبيوم البكتيري ، مع التركيز على الفلافونويدات والإيزوفلافونويدات . بين عامي 1992 و1994، أجرى بارنيسكي دراسات بيوكيميائية حول تفاعل عوامل النسخ النباتية مع الحمض النووي في معهد الكيمياء الحيوية التابع لمعهد ماكس بلانك لأبحاث تربية النباتات في كولونيا، ألمانيا ، كباحث ما بعد الدكتوراه بتمويل من مؤسسة الأبحاث الألمانية . بين عامي 1994 و1998، درس تطور جينات مقاومة الأمراض النباتية في مختبر جوناثان دي جي جونز . في عام 1998، عُيّن بارنيسكي رئيسًا لمجموعة بحثية مستقلة في مختبر سينسبري في نورويتش، المملكة المتحدة. في عام ٢٠٠٤، قبل دعوةً لتولي كرسي علم الوراثة في كلية الأحياء بجامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ. [ ١ ] ومن عام ٢٠١١ حتى عام ٢٠١٣، شغل منصب عميد كلية الأحياء بالجامعة نفسها. وبصفته رئيس معهد علم الوراثة في كلية الأحياء، يُدرّس مارتن بارنيسكه طلاب البكالوريوس والماجستير والدكتوراه. وتشمل المواضيع التي يُدرّسها: علم الوراثة، والتفاعلات الجزيئية بين النباتات والميكروبات، وعلم الوراثة والمجتمع، وتغذية النبات، وإنتاج الغذاء المستدام.

البحوث الحالية

منذ يناير 2023، يتولى بارنيسك منصب المتحدث باسم مركز الأبحاث التعاونية TRR 356 "التنوع الجيني في تشكيل التفاعلات الحيوية للنباتات" ، التابع لمؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG)، والذي يمر حاليًا بفترة التمويل الأولى من 1 يناير 2023 إلى 31 ديسمبر 2026. يتبنى مركز TRR 356 استراتيجية فريدة ومبتكرة، إذ يستخدم التباين الجيني الطبيعي كمصدر للاكتشاف وأداة لفهم الآليات الجزيئية للتفاعلات الحيوية بين النباتات. يحدث تبادل جزيئي مستمر في منطقة التلامس الفيزيائي بين النباتات المضيفة والميكروبات المُعدية، مما يؤدي إلى تطور مشترك لاستراتيجيات العدوى والدفاع. وتتحدد نتيجة هذا التفاعل بعوامل جزيئية متنوعة، مثل الإشارات الكيميائية، وتدفقات المغذيات، والجزيئات الكبيرة، والسموم، والتي تخضع جميعها للتغير التطوري. ويمثل التنوع الناتج في المحددات الجينية للتفاعلات الحيوية بين النباتات كنزًا جزيئيًا لاكتشاف جينات جديدة ومتغيراتها، وفهم وظائفها، واستخدامها لتحسين التكافل والدفاع ضد مسببات الأمراض. يساهم بارنيسك أيضًا في مشروع "تكييف تسلسل كيناز مستقبلات التكافل (SymRK) الذي يُمكّن من تطوير عقدة الجذر المثبتة للنيتروجين" في TRR356.

مساهمة علمية

علم الوراثة في التكافل الداخلي لجذور النباتات

حدد بارنيسك مجموعة من الطفرات النباتية التي تعاني من خلل في التكافل الجذري مع كل من فطريات الميكوريزا الشجرية وبكتيريا الريزوبيا المثبتة للنيتروجين . [ 2 ] عززت هذه الطفرات فكرة أن التكافل الداخلي الجذري مع البكتيريا والفطريات يشترك في أساس جيني مشترك. ولأن الميكوريزا الشجرية تعود إلى أول نبات بري، بينما يُعد التكافل مع العقد الجذرية أحدث عهدًا، فقد كشفت هذه المجموعة الجينية المشتركة أن التكافل مع العقد الجذرية المثبتة للنيتروجين قد تطور من خلال استغلال جينات من التكافل القائم مع الميكوريزا الشجرية . ومن خلال تحديد ما يُسمى بـ"جينات التكافل المشتركة" باستخدام الخرائط الجينية، ساهم مختبر بارنيسك في تحديد العديد من المكونات التي تشارك بشكل مباشر أو غير مباشر في عملية نقل الإشارات النباتية اللازمة لكلا نوعي التكافل. تشمل هذه البروتينات كينازًا شبيهًا بالمستقبلات ، [ 3 ] والبروتينات النووية ، [ 4 ] [ 5 ] وقنوات البوتاسيوم اللازمة لتذبذبات الكالسيوم النووية ، [ 6 ] ومركبًا نوويًا موضعيًا يتألف من كيناز بروتين معتمد على الكالسيوم والكالمودولين، [ 7 ] وهدفه الفسفوري CYCLOPS، وهو منشط نسخ يرتبط بالحمض النووي. [ 8 ] [ 9 ] كان لاكتشاف هذه الجينات وعمليات نقل الإشارة المفترضة أثرٌ بالغٌ على هذا المجال البحثي. اكتشف مختبر بارنيسك أن CYCLOPS هو بروتين متفاعل وركيزة فسفرة لكيناز البروتين المعتمد على الكالسيوم والكالمودولين CCaMK . علاوة على ذلك، تم تحديد دور CYCLOPS، الذي كان يُصنف في البداية كبروتين ذي وظيفة غير معروفة، كمنشط نسخ يرتبط بالحمض النووي. [ 10 ] أوضحت الأبحاث التي أجريت في مختبر بارنيسك دور مركب CCaMK/CYCLOPS باعتباره مركزًا تنظيميًا رئيسيًا في نقل الإشارات التكافلية.

تطور جينات مقاومة الأمراض النباتية

انضم بارنيسك إلى مختبر عالم الوراثة النباتية جوناثان دي جي جونز في مختبر سينسبري بمدينة نورويتش، المملكة المتحدة، في نوفمبر 1994. وقد تناول السؤال الأساسي في أبحاث مقاومة النباتات للأمراض، وهو كيف تستطيع النباتات مواكبة سرعة تطور مسببات الأمراض الميكروبية التي تتميز بدورة حياة أقصر بكثير من دورة حياة النباتات المضيفة، وبالتالي تتجنب التعرف عليها من قبل مستقبلات النبات من خلال الانتقاء المتنوع. اكتشف بارنيسك أن إعادة التركيب داخل وبين مجموعات جينات المقاومة هو مفتاح تطور خصائص التعرف الجديدة على الميكروبات الممرضة من قبل النباتات. [ 11 ] [ 12 ]

التواصل الكيميائي بين البكتيريا وجذور النباتات

لاحظ بارنيسكي خلال أطروحته للدكتوراه أن الأنماط الجينية غير المتوافقة لفول الصويا والريزوبيا قد تؤدي إلى تحفيز استجابات دفاعية داخل العقد الجذرية، بما في ذلك تراكم الفيتوألكسينات ، وهي سموم نباتية تُنتج عند التعرض للإجهاد الحيوي. [ 13 ] اكتشف بارنيسكي أن الفيتوألكسين غليسولين الموجود في فول الصويا سام لريزوبيا فول الصويا، وأن التركيزات المنخفضة من الإيسوفلافونويدات التي تفرزها جذور فول الصويا تحفز مقاومة ضد هذا المركب النباتي المضاد للبكتيريا. [ 14 ]

الجوائز

في عام 2013، حصل بارنيسكي على منحة متقدمة من المجلس الأوروبي للبحوث لإجراء بحث حول "تطور الآليات الجزيئية الكامنة وراء التكافل بين جذور النباتات المثبتة للنيتروجين". [ 15 ] كما حصل على زمالات ما بعد الدكتوراه من مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG) والمنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية (EMBO) والاتحاد الأوروبي . وفي عام 2014، نال بارنيسكي جائزة تومسون رويترز للباحثين الأكثر استشهادًا، تقديرًا لتصنيفه ضمن أفضل 1% من الباحثين في مجال علوم الحيوان والنبات من حيث عدد الاستشهادات بأبحاثهم. [ 16 ]

منشورات مختارة

مراجع

  1. 1 2 "الأستاذ مارتن بارنيسكه" . جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ، كلية الأحياء، علم الوراثة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 فبراير 2017 .
  2. ↑ ويجل إي، وشاوزر إل، وساندال إن، وستوغارد جيه، وبارنيسك إم. 1998. طفرات الفطريات الجذرية في نبات اللوتس الياباني تحدد خطوات مستقلة وراثيًا أثناء العدوى التكافلية . تفاعلات النبات مع الميكروبات الجزيئية 11: 933-936. الرابط: http://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/MPMI.1998.11.9.933
  3. ↑ ستراك إس، كاثرين ك، ساتوكو واي، لونيك إم، شوساي إس، تاكاكازو ك، ساتوشي تي، ساندال إن، ستوغارد جيه، شتشيغلوفسكي ك، وبارنيسك إم. كيناز شبيه بمستقبلات النبات ضروري للتكافل البكتيري والفطري. نيتشر 417، العدد 6892 (27 يونيو 2002): 959-962. doi : 10.1038/nature00841 .
  4. ↑ سايتو ك، يوشيكاوا م، يانو ك، ميوا ه، أوشيدا ه، أساميزو إي، ساتو س، تاباتا س، إيمايزومي-أنراكو ه، أوميهارا ي، كوتشي ه، مورووكا ي، شتشيغلوفسكي ك، داوني أ، بارنيسكي م، هاياشي م، وكاواغوتشيا م. بروتين NUCLEOPORIN85 ضروري لزيادة الكالسيوم، والتكافل الفطري والبكتيري، وإنتاج البذور في نبات اللوتس الياباني (Lotus japonicus ). مجلة خلية النبات، المجلد: 19 ، العدد: 2، الصفحات: 610-624، تاريخ النشر: فبراير 2007. doi : 10.1105/tpc.106.046938
  5. ↑ غروث م، ناويا ت، جيليان ب، أوشيدا هـ، دراكسل س، براخمان أ، ساتو س، تاباتا س، كاواغوتشي م، وانغ ت ل، وبارنيسك م. NENA، وهو نظير Sec13 في نبات اللوتس الياباني ، ضروري لإصابةجذور النبات بفطريات الميكوريزا الشجرية والريزوبيا، ولكنه غير ضروري لتطور التكافل الداخلي في القشرة . خلية النبات، المجلد: 22، العدد: 7، الصفحات: 2509-2526، تاريخ النشر: يوليو 2010. doi : 10.1105/tpc.109.069807
  6. ↑ شاربنتييه م، بريدماير ر، وانر ج، تاكيدا ن، شليف إ، وبارنيسك م. (2008). قنوات أيونية CASTOR وPOLLUX في نبات اللوتس الياباني ضرورية لزيادة تركيز الكالسيوم حول النواة في التكافل الداخلي لجذور البقوليات . خلية النبات 20، 3467-3479. doi : 10.1105/tpc.108.063255
  7. ↑ Tirichine L، Imaizumi-Anraku H، Yoshida S، Murakami Y، Madsen LH، Miwa H، Nakagawa T، Sandal N، Albrektsen AS، Kawaguchi M، Downie A، Sato S، Tabata S، Kouchi H، Parniske M، Kawasaki S، and Stougaard J. يؤدي تحرير الكيناز المعتمد على Ca2+/الهيمودولين إلى تطور العقيدات العفوية. Nature المجلد: 441 العدد: 7097 الصفحات: 1153-1156 النشر: 28 يونيو 2006. doi : 10.1038/nature04862
  8. ↑ Yano K، Yoshida S، Müller J، Singh S، Banba M، Vickers K، Markmann K، White C، Schuller B، Sato S، Asamizu E، Tabata S، Murooka Y، Jillian P، Wang TL، Kawaguchi M، Imaizumi-Anraku H، Hayashi M، Parniske M. “CYCLOPS، وسيط للإقامة التكافلية داخل الخلايا .” وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم 105، لا. 51 (23 ديسمبر 2008): 20540–45. دوى : 10.1073/pnas.0806858105 .
  9. ↑ سينغ، إس، كاتزر، ك، لامبرت، ج، سيري، م، وبارنيسك، م. "سايكلوبس، منشط نسخ مرتبط بالحمض النووي، يُنسق نمو العقد الجذرية التكافلية ." مجلة Cell Host & Microbe، المجلد 15، العدد 2 (12 فبراير 2014): 139-152. doi : 10.1016/j.chom.2014.01.011
  10. ↑ سينغ، إس، كاتزر، ك، لامبرت، ج، سيري، م، وبارنيسك، م. "سايكلوبس، منشط نسخ مرتبط بالحمض النووي، ينظم نمو العقد الجذرية التكافلية ." خلية المضيف والميكروب 15، العدد 2 (12 فبراير 2014): 139-152. doi : 10.1016/j.chom.2014.01.011 .
  11. ↑ بارنيسك إم، هاموند-كوساك كيه إي، غولدشتاين سي، توماس سي إم، جونز دي إيه، هاريسون كيه، وولف بي بي، وجونز جيه دي. "خصائص مقاومة الأمراض الجديدة ناتجة عن تبادل التسلسل بين الجينات المتكررة بشكل متسلسل في موقع Cf-4/9 في الطماطم." الخلية 91، العدد 6 (12 ديسمبر 1997): 821-32. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80470-5 .
  12. ↑ بارنيسك م، جونز ج.د. إعادة التركيب بين مجموعات متباعدة من عائلة جينات مقاومة الأمراض النباتية Cf-9 في الطماطم. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية، المجلد: 96، العدد: 10، الصفحات: 5850-5855، تاريخ النشر: 11 مايو 1999. doi : 10.1073/pnas.96.10.5850
  13. ↑ بارنيسك م، زيمرمان س، كريجان ب ب، وفيرنر د. يحدث تفاعل فرط الحساسية لخلايا العقد في التكافل بين فول الصويا وبكتيريا براديريزوبيوم جابونيكوم على مستوى النمط الجيني. بوتانيكا أكتا 103، العدد 2 (1 مايو 1990): 143-148. doi : 10.1111/j.1438-8677.1990.tb00140.x
  14. ↑ بارنيسك م، أهلبورن ب، فيرنر د. مقاومة مستحثة بالإيزوفلافونويد للفيتوألكسين جليسولين في بكتيريا جذور فول الصويا. مجلة علم البكتيريا، المجلد: 173، العدد: 11، الصفحات: 3432-3439، يونيو 1991. doi : 10.1128/jb.173.11.3432-3439.1991
  15. ↑ "الابتكارات الجزيئية الكامنة وراء تطور التكافل بين جذور النباتات المثبتة للنيتروجين" . المجلس الأوروبي للبحوث . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 فبراير 2017 .
  16. ↑ أكثر العقول العلمية تأثيراً في العالم 2014، ص 90