MGKI - PORTÁL VAKOK ÉS GYENGÉNLÁTÓK SZÁMÁRA   magyar   english   
 
ingyenes felolvasó program letöltése    Váltás a grafikus oldalra
 
Fagy- és hidegtűrés
A virágmerisztéma kialakulását szabályozó gének és a stressz-rezisztenciáért felelős gének kölcsönhatásának vizsgálata (projektvezető: Galiba Gábor)

A mérsékelt égövi gabonafélék - növekedési típusuk alapján - lehetnek tavasziak, illetve ősziek. Ahhoz, hogy az őszi jellegű gabonák virágozzanak nélkülözhetetlen egy hosszan tartó hideg periódus (vernalizáció), míg a tavasziak vernalizáció nélkül is virágoznak. Régóta ismert, hogy az őszi gabonák fagytűrőbbek a tavasziaknál. Az őszi jelleg a téli fagyok túlélésének a záloga, ugyanis az ilyen növények vegetatív állapotban maradnak a tél folyamán. Több hetes hidegkezelés után, mikor a hajtáscsúcs elkezd differenciálódni (generatív átmenet) a vernalizációs igényt meghatározó gén (VRN1) expressziója megnő, ugyanakkor a hideg által indukált gének (COR gének) expressziója csökken. Fagytesztekkel igazolták, hogy ezzel egyidőben a növények elvesztik a fagyállóságukat.  A kutatás céljai közül a legfontosabb azoknak a géneknek illetve anyagcsere folyamatoknak a felderítése, melyek szerepet játszanak a vegetatív/generatív átalakulás során a fagyállóság csökkenésében.
 
Az abiotikus stressz következtében fellépő alkalmazkodási, korai virágzási és elhalási folyamatok redox szabályozásának tanulmányozása gabonafélékben (projektvezető: Kocsy Gábor)
 
A különböző abiotikus stresszhatások, erősségüktől függően, alkalmazkodást, korai virágzást vagy elhalást idézhetnek elő. Vizsgálataik célja a három folyamat specifikus és közös élettani és molekuláris hátterének felderítése, különös tekintettel a redox szabályozásra, mely a reaktív oxigénszármazékok mennyiségében, valamint az antioxidánsok (C-vitamin, glutation) redukált és oxidált formáinak arányában bekövetkező változásokon alapul. Kísérleteikben összefüggést találtak a búza bokrosodási csomójában a hidegedzés során bekövetkező redox változások és a fagytűrés mértéke közt. Ezt a megfigyelést a redox állapot vegyszeres módosításával is alátámasztották. A transzkripciós mintázat tanulmányozásából kiderült, hogy számos gén kifejeződésének szintje korrelál a fagytűrés mértékével. A vegetatív/generatív átmenet és a redox állapot változása közt nem találtak összefüggést.
 
A gabonafélék, elsősorban a búza, abiotikus, főként alacsonyhőmérsékleti stressz-toleranciájának vizsgálata több évtizedes múltra tekint vissza.
Az Osztályon előállított genetikai anyagokon (monoszómás, szubsztitúciós, rekombináns vonalak) a búza 5A és 5B kromoszómáján térképezték az Fr-A1, az Fr-B1 fagytűrésért felelős lókuszokat, a Vrn-A1 és Vrn-B vernalizációs igényt meghatározó gént, az Eps-5BL koraisági lókuszt, továbbá olyan génlókuszokat azonosítottak, melyek a stresszadaptációban kiemelkedő szerepet játszanak (szénhidrát-, ABS-akkumuláció).

A fagytűrési QTL valószínűségi görbéje az 5B kromoszóma hosszú karján
A búza 5A kromoszómájának hosszú karjára a közelmúltban térképeztek egy új fagyállósági gént, az Fr-A2-t. Alakor térképezési populációk analízisével igazolták, hogy e lókuszban 11 CBF gén lokalizált. Kenyérbúzában génexpressziós vizsgálatokkal, míg alakorban fagyteszttel határozták meg, hogy e gének közül melyek azok, melyek a fagyállóság kialakításában szerepet játszanak. Ezen gének funkcióját transzformációval (a gének túlvezérlésével és csendesítésével) is bizonyítják.

A fagyállóság kialakításában szerepet játszó CBF gének azonosítása két kísérleti rendszerben.
A hidegkezelés hatását búzában génexpressziós szinten is tanulmányozták. Nils Steinnel és Patrick Schweizerrel (IPK Gatersleben, Németország) együttműködve hasonlítottak össze a 2 °C-os kezelés következtében fellépő génkifejeződési változásokat a mérsékelten fagyérzékeny Chinese Spring búzafajtában és a fagytűrő Chinese Spring (Cheyenne 5A) kromoszóma szubsztitúciós vonalban a cDNS-macroarray módszert felhasználva.
Az ábra egy olyan hierarchikus "cluster"-analízissel kiválasztott géncsoportot mutat be, ahol a hidegkezelés következtében megnőtt a génexpresszió. Erre a változásra egyes esetekben az 5A kromoszóma is hatással volt, például a peptidáz, az aldehid-dehidrogenáz és A DNS-kötő fehérje esetében. A kísérletek segítségével szeretnek meghatározni azokat a géneket, melyek hideg-indukálta expressziós változásait az 5A kromoszóma szabályozza.

A 2°C-os kezelés hatása a génexpresszióra búzában
 
A különböző kedvezőtlen környezeti hátasok miatt felhalmozódó reaktív oxigénformák eltávolításában fontos szerepet tölt be a glutation (GSH). Extrém hőmérsékleti körülmények közt a GSH szint eltért a hidegtűrő Z7 és a hideg-érzékeny Penjalinan (P) kukoricavonalakban.
E két genotípusban hasonlították össze a stressztűrésben szerepet játszó abszcizinsav (ABS) és szalicilsav (SS), a direkt módon oxidatív stresszt előidéző hidrogénperoxid (H2O2), valamint az ionos, illetve nem ionos ozmotikus stresszt indukáló NaCl és polietilénglikol (PEG) GSH-felhalmozásra kifejtett hatását. Az ábrán látható, az ABS és a NaCl hatására a GSH-tartalom sokkal nagyobb lett a Penjalinanban, míg az egyéb kezeléseket követően a Z7-ben mertek több GSH-t.

A különböző vegyszeres kezelések hatása a glutationtartalomra kukoricában
 
Kifejlesztettek olyan PCR-alapú markereket, melyek alkalmasak fagytűrő árpa genotípusok szelektálására. E PCR-alapú markerek nemesítésben történő felhasználása felgyorsíthatja a fagytűrő árpa genotípusok szelekcióját, és csökkentheti az alacsony hőmérsékletek túlélésére képes fajták előállításának költségeit.
A psr637 RFLP markerekből készült STS próba és az OPA17 RAPD marker amplifikációs mintázata különböző fagytűrésű árpa genotípusokon