| Šifra projekta: HRZZ-IP-2013-11-3304 |
| Ustanova: Visoko gospodarsko učilište u Križevcima |
| Trajanje projekta: 2014. – 2018. |
| Web stranica projekta |
Kako je nastala mikrofotografija anatomske građe sjemenke rogača
(Autor teksta: dr.sc. Siniša Srečec, znan. savj. u traj. zv.)
Ma, za sve su krivi Prof Avraham Fahn zajedno s kolegicama Hamide Gubbuk i Christiane von Haselberg.
Već u rujnu 2014., dakle u prvoj istraživačkoj godini, prof. dr.sc. Ingrid Bauman i ja održali smo u Splitu prvi radni sastanak s gospodinom Milanom Lučinom s Drvenika Malog, jednim od najvećih proizvođača, otkupljivača, prerađivača i izvoznika mahuna, sjemenki i brašna rogača u Hrvatskoj. Gospodin Milan Lučin, zajedno s gospodinom Nebojšom Božanićem iz Komiže na Visu, pružao nesebičnu i ogromnu pomoć u terenskim istraživanjima kroz čitavo vrijeme provedbe projekta. U slobodnom, opuštenom ali ujedno službenom i posve profesionalnom razgovoru, saznali smo da je jedan od najvećih aktualnih problema proizvođača i prerađivača rogača sušenje mahuna.
Opis problema
Naime, mahune rogača suše se u sušarama za sušenje drva, odnosno drvene građe. Takve sušare imaju tzv. zatvoreni ili reverzibilni sustav cirkulacije toplog zraka. Konkretno, iskorišteni topli zrak nakon prolaza kroz komoru za sušenje mahuna rogača postaje vlažan, stoga se u toplinskom izmjenjivaču do određene granice oslobađa suvišne vodene pare i ponovo zagrijava na željenu temperaturnu vrijednost. Što ovisi o tehničkim karakteristikama sušare koja se u tu svrhu upotrebljava. Međutim, ciklus sušenja iznosi aproksimativno deset sati, što je predugo. Osim toga, većina mahuna rogača nakon sušenja nema više ravan oblik već se iskrivi, a time se smanjuje iskoristivi prostor unutarnjeg volumena ambalaže za njihovo pakiranje. Osim toga, što je izuzetno važno, kupci koji kupuju mahune rogača kao ‘snack’ proizvode[1] žale se kako je tako izvitoperene mahune teško stavljati u čaše za posluživanje ‘snack’ proizvoda.
Prof. Bauman samo je progovorila „Siniša, shvaćate li da nam je ovo prvi tehnološki istraživački zadatak u prvoj istraživačkoj godini?“ Naravno, složio sam se.
Rečeno – učinjeno!
Odmah po povratku s terena, kolegica doc. dr. sc. Maja Benković postavila je pokus sušenja mahuna rogača. Iako je pokus proveden u laboratorijskim uvjetima, pokus je proveden kroz više ponavljanja, pri čemu su u nekim ponavljanjima simulirani uvjeti najsličniji proizvodnima. Nakon matematičke i statističke provjere dobivenih analitičkih rezultata, izrađene krivulje sušenja za mahune, dijelove mahuna i sjemenke rogača i određene su empirijske konstante upotrebljene u matematičkim modelima za proces sušenja. S rezultatima upoznat je gospodin Lučin, i zaključak radionice, koja je održana iduće 2015. godine, bio je da se pod točno određenim uvjetima vrijeme sušenja mahuna može smanjiti s deset na šest pa čak i na četiri sata. Gospodin Lučin bio je više nego zadovoljan dobivenim rezultatima i rekao je da su za takve promjene načina sušenja potrebne određene tehničke preinake postojeće sušare, koje će dogledno vrijeme učiniti.
I tu bi priči zasigurno bio kraj, da se tijekom istraživanja nije pojavio jedan jako zanimljiv detalj. Naime, uspoređujući krivulje sušenja posve je razvidno da sjemenke rogača brže otpuštaju vodu u usporedbi s dijelovima mahuna rogača i čitavim mahunama rogača. Osim toga, prije pokusa sušenja, provedena su i ispitivanja fizikalnih osobina mahuna i sjemenki rogača i utvrđeno je da sjemenke rogača imaju, za biljni materijal, jako visoku vrijednost maksimalne sile kompresije od čak 3092,1±430,2 N. Dok mahune rogača puno sporije otpuštaju vodu, a maksimalna sila kompresije kreće se od 13,5±1,1 pa do 30,1±2,8 N, ovisno o poziciji mjerenja sile kompresije na mahuni.
Prema tome, ostalo je nerazjašnjeno pitanje kako mahune rogača koje imaju manji mehanički otpor kud i kamo sporije otpuštaju vodu od sjemenki, čiji je mehanički otpor aproksimativno 103 do čak 238 puta(!) veći od mehaničkog otpora mahuna? Znali smo jako dobro, ne samo iz literaturnih izvora već i iz praktičnog života, da sjemenke rogača spadaju u najčvršći i najtvrđi biljni materijal na svijetu. Međutim, niti jedan od autora prethodno objavljenih radova ne objašnjava eksplicite: – ZAŠTO (?!).
Nema ništa bez mikroskopa i dobre stare klasične morfologije i anatomije višeg bilja
Svjestan te činjenice pretražio sam sve moguće baze podataka ne bih li pronašao barem jedan literaturni izvor koji obrađuje morfologiju i anatomiju sjemenke rogača. Nakon duljeg pretraživanja pronađena su dva literaturna izvora. Jedan literaturni izvor je epohalno djelo Plant anatomy, čiji je autor prof. dr. sc. Avraham Fahn, a drugi The encyclopaedia of seeds čiji su autori Black, Bewley i Halmer. Međutim, iako je Enciklopedija sjemena znatno novija znanstvena monografija u usporedbi sa znanstvenom monografijom Prof. Fahna, autori Enciklopedije sjemena nisu u svojem crtežu prikazali ništa novo u odnosu na prikaz Prof. Fahna. Štoviše, autori Enciklopedije sjemena čak su i preuzeli crtež Prof. Fahna, istina korektno navodeći literaturni izvor (sl. 2).
Slika: Usporedbe Fahnovog crteža anatomije sjemenke rogača a) i b) crteža Bewleya i sur.
Već i letimični pogled na oba crteža je dovoljan svakome iskusnom botaničaru da uoči ravnu horizontalnu liniju iznad pojasa Malpigijevih stanica i pripadajuće lineae lucide ili svijetle linije. Svaki iskusni biljni anatom vidi da tu nešto nedostaje. Ako ništa drugo onda barem epiderma. Ako je to tako, postavlja se pitanje, zašto to nije napravio Prof. Fahn(?), koji je ipak bio i ostao jedan od najcjenjenijih i najcitiranijih biljnih anatoma 20. stoljeća. Međutim, za to postoji posve racionalno objašnjenje. Naime, Anatomija biljaka Prof. Avrahama Fahna je uistinu ogromno i epohalno djelo i vjerojatno nije mogao posvetiti veliku pažnju anatomiji sjemenke rogača, koja je izuzetno „težak” ili bolje rečeno zahtjevan materijal za pripremu preparata (op. ne bih volio upotrijebiti onu otrcanu uobičajenu političku frazu, koja se često izriče u duhu političke korektnosti, kako takva priprema predstavlja eto pravi izazov. Gnušam se te frazeologije, jer u životu postoje samo problemi koje moramo rješavati. Kako god znamo i umijemo.)
„Imaš problem? – Riješi ga.” (omiljena izrijeka prof. dr.sc. Branka Jerena)
Stoga, odlučio sam da sam napravim te mikroskopske studije. Ostalo je „samo” nerazjašnjeno pitanje kako napraviti preparat bez uporabe mikrotoma[2]. Naime, mikrotom kojim je raspolagala kolegica Benković nikako nije zadovoljavao. Bio je jednostavno preslab za tako čvrst i tvrd materijal kao što su sjemenke rogača. Osim toga, kolege u drugim ustanovama, koje su mogli napraviti ESEM[3] i SEM[4] mikroskopske snimke preparata i imali su dostatne mikrotome, bili su uistinu prezauzeti svojim istraživanjima i trebao bih čekati da dođem na red najmanje pola godine, a i to bi bilo preko reda. Naravno, to bi bilo pod uvjetom da se ništa od njihove opreme u međuvremenu ne pokvari. Što je malo vjerojatno, gotovo nemoguće.
Obratio sam se za pomoć kolegici dr.sc. Hamidi Gubbuk iz Antalije (Turska), koja je dosta radila na skarifikaciji sjemena rogača i iznio joj svoj problem. Kolegica Gubbuk, uputila me je na jedan svoj rad [7] i rekla mi je „Gle Siniša, jedino što možeš uraditi je pre-tretman sjemena s vrućom vodom a i tu ćeš se morati ‘poigrati’ jer jedno je skarifikacija[5] sjemena rogača , a drugo je priprema preparata za mikroskopske studije. U svakom slučaju sretno, jer trebati ćeš puno sreće.“ (op. jako mi je žao što nisam sačuvao njenu elektronsku poruku).
Ukratko, što sam samcat, a što uz asistenciju kolegice dr.sc. Renate Erhatić (koja je priskočila svaki puta kada mi je doslovno sve ‘prekipjelo’ i kad mi je došlo da sve oko sebe u labosu porazbijam od jada i bijesa), igrao sam se s pre-tretmanom sjemena rogača i izradom preparata puna dva tjedna(!). Napravljeno je preko 300 uspješnih preparata ili u prosjeku, napravljeno je 23 preparata dnevno, da bi nakon detaljnih mikroskopskih studija bila odabrana samo dva(!). Bio je to uistinu TEŽAK posao, čiju težinu mogu razumjeti samo najiskusniji specijalisti za mikroskopiju kao primjerice, akademik Nikola Ljubešić.
Međutim, analizirajući dobivene rezultate s kolegom dr.sc. Dariom Kremerom, znan. savj., najveći problem predstavljao nam je otvor na sjemenki rogača koji je razvidan na sl. 1. Naknadnim pregledom SVIH pristupačnih baza znanstvenih podataka, naišao sam na doktorsku disertaciju kolegice dr.sc. Christiane von Haselberg iz Berlina [8], koja je izradila prekrasne snimke sjemenih zametaka, dvostruke oplodnje i razvoja sjemena. Pažljivim pregledom tih snimaka, kolega Kremer i ja zaključili smo da mikropila[6] tijekom razvoja sjemenke rogača nakon dvostruke oplodnje ne sraštava, već ostaje otvorena.
I konačno…
Dakle, to je to! Mikropila na posve otvorenoj sjemenki ostaje otvorena, a kroz nju, bez ikakvih zapreka, prilikom sušenja izlazi suvišna voda. To je razlog zašto sjemenke rogača brže otpuštaju vodu od mahuna i dijelova ili prelomljenih komada mahuna, iako imaju kud i kamo veći mehanički otpor u usporedbi s mahunama. Cjeloviti rad, s potpunim objašnjenjem mogao je konačno biti objavljen [9]. Uz taj rad, objavljen je i već spomenuti [6] konferencijski rad znakovitog naslova ²Some doubts and controversies about anatomy of carob (Ceratonia siliqua L.) seed coat“.
[1] ‘snack’ proizvodi su proizvodi za grickanje. U nekim zemljama Mediterana mahune rogača i plodovi pistacije serviraju se u čašama na šanku i stolovima kafeterija i restorana i njihova konzumacija se gostima najčešće ne naplaćuje, odnosno ne iskazuje se na računu.
[2] Mikrotom je aparat pomoću kojega se dobivaju tanki (do 1 μm) presjeci biljnih ili životinjskih stanica, tkiva ili organa za mikroskopsko istraživanje. Osnovni je dio mikrotoma fino brušen nož i precizan vijčani uređaj za reguliranje debljine presjeka. Prema načinu rezanja, mikrotomi se mogu podijeliti na mikrotome s nepomičnim nožem (nož miruje, a preparat se pomiče) i mikrotome s pomičnim nožem (preparat miruje, a nož se pomiče).
[3] ESEM = environmental scanning electron microscope
[4] SEM = scanning electron microscope
[5] Skarifikacija sjemena je blago površinsko oštećenje gornje tvrde ljuske.
[6] Mikropila je otvor na sjemenom zametku kroz koji prolazi peludna cjevčica a kroz koju se spuštaju dvije generativne jezgre, jedna za drugom. Jedna generativna jezgra peluda oplođuje jajnu stanicu u embrionalnoj vreći iz koje nastaje budući embrio, a druga, generativna oploditi će se sekundarnu jezgru. Sve je to posve razvidno na SEM snimcima u doktorskoj disertaciji kolegice Christianne von Haselberg.
Rođen u Bjelovaru 20.10.1965. Znanstveni savjetnik u trajnom zvanju od 2019. Dobitnik je Godišnje nagrade za znanost Hrvatskog Sabora za 2013. godinu iz područja biotehničkih znanosti. Koautor je 124 znanstvena rada od kojih je njih 74, objavljeno u znanstvenim časopisima. Na Wos/CC referalnoj bazi indeksirano je zasada 36 radova, a na SCOPUS 45. H-indeks na Wos/CC iznosi 8, a na SOPUS bazi 9. Od 2017. redoviti je član Akademije poljoprivrednih znanosti.
