Projekti

Prostorsko časovna analiza hipersenzitivnega odziva krompirja na krompirjev virus Y

Holder: dr. Kristina Gruden

Code: J4-7636

Duration: 1. 3. 2016 - 28. 2. 2019

Temeljni raziskovalni projekt J4-7636 financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije iz državnega proračuna.

Povzetek

Razumevanje interakcije med rastlinami in patogeni je nujno za zagotavljanje dolgotrajnega in okolju prijaznega sistema varstva rastlin. Krompir predstavlja eno izmed najbolj pomembnih poljščin in krompirjev virus Y (PVY) je eden izmed najbolj škodljivih patogenov, ki povroča svetovne izgube pridelka. Krompirjev kultivar Rywal odgovori na okužbo z virusom preko preobčutljivostnega odgovora (HR), kjer pride do pojava točkastih nekroz, ki omejijo premikanje virusa na mestu vstopa. V rastlinah NahG-Rywal z zmanjšano sposobnostjo akumulacije salicilne kisline pride do razvoja nekrotičnih lezij in niso sposobne ustaviti širjenja virusa, dodatno je njihov obrambni odgovor zakasnel. Cilj predlaganega raziskovalnega projekta so novi pogledi na razumevanje rastlinskega HR odgovora proti virusom, oz. bolj natančno identifikacija procesov, ki omejujejo širjenje virusa in njih ločba od procesov, ki vodijo v tvorbo lezij. Za dosego cilja bomo pripravili eksperimentalni sistem, ki bo omogočal prostorsko-časovno analizo rastlinskih odgovorov skupaj z omskimi analizami. Dalje se bomo poslužili in razvili inovativne pristope analize podatkov in matematičnega modeliranja za identifikacijo ključnih komponent/novih lastnosti omrežja rastlinske obrambne signalizacije.

Analizirali in primerjali bomo odgovore na nivoju transkriptoma in miRNA v obeh genotipih krompirja v dveh časovnih točkah po okužbi z PVY: 1) zgodnje namnoževanje virusa (mesto vstopa virusa pred razvojem lezij bo izrisano z uporabo GFP-označenega virusa pripravljenega v laboratoriju) in 2) zgodnji razvoj lezij (ko je nekrotično tkivo vidno na makroskopskem nivoju). Na zbranih malih sekcijah, ki bodo vsebovale nekaj 10 celic infekcijskega žarišča in okoljskega tkiva, bodo opravljene tarčne (qPCR) in ne-tarčne (RNA-seq) analize. Ker so glede na preliminarne poskuse zelo pomembne tudi spremembe v redoks potencialu, bomo opazovane genotipe transformirali s konstrukti, ki so sposobni zaznave redoks stanj, kar bo omogočalo in vivo prostorsko in časovno spremljanje redoks procesov v celicah. Te podatke bomo dopolnili z barvanjem na osnovi H2O2. Morfološke lastnosti celične smrti v obeh genotipih bomo opazovali s svetlobno mikroskopijo za zaznavo sprememb v permeabilnosti membrane in nalaganja kaloze; spremembe na ultrastrukturnem nivoju bomo spremljali z elektronsko mikroskopijo.

Strukturo upravljanja in hrambe podatkov, ki bo omogočala učinkovite analize, dostopnost podatkov vsem partnerjem, komunikacijo z javnimi bazami podatkov in večkratno uporabo podatkov, bomo postavili v skladnosti z FairDom konceptom. Pripravljena struktura bo tudi sposobna implementacije novo razvitih delotokov za analizo podatkov, na osnovi integracije predznanja in specifično prilagojena za prostorsko-časovne študije (statistično modeliranje) ter nizke količine začetnega materiala. Dalje bomo integrirali koncepte prostorske statistike, multivariatne statistike in omrežne analize za identifikacijo ključnih komponent omrežja rastlinske obrambne signalizacije, ki bo, družno z modeliranjem na osnovi predznanja omogočilo nove poglede na razumevanje obrambne signalizacije. Vzporedno bomo razvili/izboljšali možnosti vizualizacijo eksperimentalnih podatkov RNA/miRNA.

Projektno skupino sestavljajo odlični znanstveniki iz različnih raziskovalnih organizacij, tako iz Slovenije (NIB, BF, Genialis) kot tujine (PAS, AU, CIPF), kar je potrebno zaradi interdisciplinarne narave projekta in zagotavljanja potrebne infrastrukture za izvedbo projekta. Rezultati projekta bodo razširjeni preko visoko uvrščenih znanstvenih člankov, na znanstvenih zborih in lokalno v medijih ter delavnici.

Sestava projektne skupine - povezava na SICRIS.
Bibliografski podatki in ostali podatki o projektu - povezava na SICRIS.

Povezava na spletno stran projekta - http://projects.nib.si/Hyp.