Szervezeti egység: Biológiai Erőforrások Osztály

A pályázat célja a strigolakton/karrikin jelátvitel és strigolakton bioszintézis kutatása. Ez a jelátviteli út a növényi élet számos aspektusát érinti, az egyszerű fejlődési folyamatoktól kezdve a stresszadaptáció kialakításán át a mikorrhiza kapcsolatokig bezárólag.

Növényélettani és Metabolomikai O. és Kalászos Gabona Nemesítési O. (MGI), Növényi KórélettanO. (NÖVI), együttműködő partnerek – Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE), Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK), Balázs Ervin

A Nemzeti Laboratórium projekt tevékenységének fő célkitűzése, hogy az agrárkutatás tudományosan megalapozott válaszokat adjon a mezőgazdaságban jelentkező komplex kihívásokra. A résztvevő intézmények több száz fős kutatóközössége, sok évtizedes szakmai tapasztalata és a rendelkezésre álló, egyedülálló infrastruktúra biztos alapokat teremt a célok eléréséhez. A projekt az agrárökoszisztéma főbb elemeit, a mikroba-növény-állat kapcsolatrendszert foglalja magába, közös célként megjelölve a WHO „One Health-szemléletű” élelmiszerbiztonságot. A projekt aktívan részt vesz a nemzeti felsőoktatásban, a jövő tudósnemzedékének képzésében és a tudástranszferben. A projekt önálló honlapja: www.agri-biotech.hu.

A vadon élő Aegilops comosa (MM) és Ae. umbellulata (UU) kecskebúzafajok a búza fontos génforrásai. A pályázat célja, hogy izolált U és M kromoszómák szekvenciájának ismeretében Aegilops génalapú markereket állítsunk elő, melyekkel a búza-Aegilops introgressziós vonalak gyorsan és megbízhatóan azonosíthatók. A markerfejlesztéshez használt gének az M és U kromoszómákon „single-gene FISH” segítségével térképezhetőek, így az agronómiailag fontos gének fizikai helyzete meghatározható a kromoszómákon. A markerek segítségével költséghatékony módon Ae. comosa vagy Ae. umbellulata kromoszóma-szegmentumokat hordozó levélrozsda-rezisztens, illetve jó szárazság- és hőtűréssel rendelkező búzavonalakat állítson elő.

A kutatások célja azoknak géneknek és metabolitoknak a meghatározása, amelyek jelentős szerepet játszanak a növekedési, a fejlődési, és a nyugalmi periódusok, valamint a szövetek elpusztulása közti átmenetek szabályozásában búza és a kukorica kalluszaiban, a csírázás során megjelenő gyökér- és hajtáskezdeményeiben és a fiatal növények gyökér- és hajtáscsúcsaiban. Ezenkívül annak a tanulmányozása, hogy a redox környezet genetikailag meghatározott és indukált (közvetlen és közvetett oxidatív stressz) változásai milyen mértékben befolyásolják ezeket az átmeneteket.

A búzamagban található tartalékfehérjék negatív tulajdonsága, hogy immunválaszt kiváltó peptideket (epitópokat) tartalmazhatnak, melyek pl. coeliákiát vagy búza allergiát okoznak. A tervezett kutatás fő célja előzetes vizsgálataink alapján kiválasztott négy alacsony immunreaktivitást mutató alakor genotípus szántóföldi felszaporítása öko-és konvencionális termesztéstechnológiával, liszt és tészta minősítése proteomikai, analitikai és különböző mikro-módszerek segítségével. A kutatás eredményei hasznos információval szolgál a klinikusoknak, kutatóknak és az élelmiszeriparnak egyaránt, melyek alapján a projekt további célja az alakor genotípusok bevonása a preklinikai és élelmiszer-feldolgozási vizsgálatokba.

A projekt a klímaváltozás által indukált kihívásokkal összefüggésben sokoldalúan hasznosítható, kiváló élelmiszer és takarmány alapanyagot adó növényfajokra, az árpára, a zabra és a szójára fókuszál. A három növényfajt meta-analízisbe vonva, a stressz tűrő képesség meghatározásával párhuzamosan feltárja az abiotikus stressz rezisztencia genetikai és növényélettani hátterét egyaránt. A humán fogyasztással, illetve az állati takarmányozással összefüggésben a végtermék minőségi paraméterei, az allergén és antinutritív összetevői kerülnek meghatározásra. A projektben tervezett rendszerszemléletű kutatásaink alapja a különböző tudományterületeken dolgozó kutatócsoportok együttműködése, az azonos növényanyag, valamint a különböző kezelésekből származó mintákon elvégzett komplex vizsgálati rendszer. Kutatásainkat populáció, egyed, szerv és genom szinten végezzük. Növénypopuláció szintjén fajonként 100-400 genotípusból álló gyűjteményt vonunk kísérletbe. Meghatározzuk a fenotípusos diverzitás mértékét fajon belül és fajok között, ezzel párhuzamosan a gyűjtemények genetikai diverzitását nagyhatékonyságú, ismert kromoszomális lokalizációjú markerrendszerekkel elemezzük. Meghatározzuk a főbb táplálóanyag csoportok emészthetőségét és metabolizálható energiatartalmát is állatetetési kísérletekben. Genom szinten fajonként a stressz tűrés szempontjából eltérő 2–2 genotípust vizsgálunk. A génexpressziós mintázatokban a stressz kezelés hatására bekövetkezett változások bioinformatikai kiértékelésével azonosítjuk azokat a géneket, amelyek a stressz tűrésben fontos szerepet játszanak. Meghatározzuk az általános, minden fajra jellemző és a faj specifikus stressz válaszokat.

Kutatásunkkal szeretnénk felderíteni, pontosan milyen hatással van a búza ivarsejtjeinek fejlődésére a hőstressz. Megvizsgáljuk a hőtűrő és hőérzékeny búzafajták stresszre adott válasza közti különbségeket, melyek segítségével meghatározzuk azokat a folyamatokat, melyek a stresszhatás okozta terméskieséshez vezetnek. Mikroszkópos vizsgálataink során feltárjuk a hőstressz hatására bekövetkező szerkezeti változásokat, amelyek feltehetően kiterjednek a sejtek belső fehérje vázára, jelentősen hátráltatva az ivarsejtek képződésének folyamatát.

Megvizsgáljuk a stressztűrő és érzékeny fajták válasza közti génkifejeződésbeli különbségeket, hogy meghatározhassuk azokat a folyamatokat, melyek a stresszhatás okozta terméskieséshez vezetnek. Azonosítjuk a hőtűrésért felelős legfontosabb géneket, és feltárjuk azok működésének a szövetekben mutatott térbeli különbségeit is. Vizsgálataink hozzájárulnak a búza ivaros folyamatai során megjelenő magas hőmérsékleti stressz hatására bekövetkező terméskiesés okainak feltárásához, ami jobb termésbiztonsággal rendelkező fajták létrehozását segíti elő.