Projekti

Asimetrija celičnih procesov v odpadanju listov in cvetov paradižnika

Holder: dr. Aleš Kladnik, UL BF

PARNTER: dr. Marina Dermastia

Code: J1-5444

Duration: 1. 8. 2013 - 31. 7. 2016

Povzetek

Abscizija je proces, v katerem se različni rastlinski organi, vključno z listi, cvetovi in plodovi, na zelo nadzorovan način ločijo od matične rastline. Abscizija je naravna stopnja v razvoju rastline in poteka specifično v tkivu abscizinskega območja (AZ). AZ je nameščeno na bazi organa, ki bo odpadel - med plodom, cvetom ali listom in rastlinskim telesom. Sestavljeno je iz nekaj plasti diferenciranih celic. AZ ima ključno vlogo v procesu abscizije. O molekulskem nadzoru abscizije je malo znanega. V naši predhodni študiji smo pokazali, da je v abscizijo paradižnikovih listov in cvetov vključena programirana celična smrt (PCD) ter nakazali, da so različni procesi v AZ razporejeni asimetrično med proksimalno in distalno stranjo AZ.   V predlaganem projektu želimo določiti še druge značilnosti opažene asimetrije in nadalje raziskovati funkcionalni pomen abscizije listov in cvetov pri paradižniku. Preučevali bomo: (a) domnevno visoko metabolno aktivnost in membranski transport v celicah na proksimalni strani AZ, vključno s procesom endoreduplikacije; (b) tipe PCD v AZ; (c) biosintezo in zaznavanje etilena; (d) gene povezane z metabolizmom in modifikacijami celične stene in globalne transkriptomske spremembe v zadnjih stopnjah abscizije; in (e) ali inhibicija PCD vodi v inhibicijo abscizije. Spremembe v izražanju specifičnih genov bomo raziskovali z RT-PCR v realnem času; z in situ hibridizacijo in imunolokalizacijo bomo določali mesto izražanja genov in njihovih proteinskih produktov v AZ. Geni, ki jih bomo raziskovali, so RNaza LX, ACC oksidaza (vključena v biosintezo etilena), poligalakturonaze, vakuolarna proteaza s kaspazam podobno aktivnostjo, TBN1 nukleaza in NADPH oksidaza. Ultrastrukturne spremembe v AZ listov in cvetov bomo raziskovali s transmisijskim elektronskim mikroskopom (TEM). Za dosego nekaterih ciljev bomo uporabili pristope funkcijske genomike.   Z rezultati predlagane raziskave bomo dobili nove informacije, nujne za določitev funkcionalnega pomena asimetričnosti AZ in potrditev predlaganih hipotez. Rezultati lahko pomembno prispevajo k: (1) poznavanju funkcionalne organiziranosti AZ v zadnjih stopnjah abscizije in pomen ločitve mašinerije za ločitev celic od drugih dejavnikov (etilen, Rnaza LX, PCD); (2) vlogo PCD v procesih, povezanih z etilenom ali v drugem, še neznanem mehanizmu abscizije; (3) vlogo etilena kot signala za indukcijo Rnaze LX in PCD med abscizijo. Izsledki raziskave bodo prispevali k splošnemu znanju o absciziji, ki je še vedno zelo omejeno. Prav tako pa bodo tudi neposredno prenosljivi v kmetijstvo in biotehnologijo pri nadzoru abscizije plodov in spreminjanju časa abscizije.   Raziskavo bodo izvajale tri zelo komplementarne in izkušene raziskovalne skupine. Dva partnerja sta iz Slovenije: Laboratorij za eksperimentalno botaniko na Oddelku za biologijo, Biotehniške fakultete, Univerze v Ljubljani in Oddelek za biotehnologijo in sistemsko biologijo na Nacionalnem inštitutu za biologijo. Tretji partner je raziskovalna skupina dr. Amnona Lersa z Volcani Center, Agricultural Research Organization, Department of Postharvest Science of Fresh Produce v Izraelu. Vsi trije partnerski laboratoriji so najsodobneje raziskovalno opremljeni, kar omogoča pridobitev najkakovostnejših rezultatov in popolno izvedljivost predlaganega projekta.

Več o projektu