Kierownik
dr Magdalena Kroc
Skład
mgr Humaira Jamil (doktorantka)
mgr inż. Magdalena Tomaszewska
Profil badawczy i plan badań Zakładu koncentruje się wokół genomiki łubinów i grochu, ze szczególnym uwzględnieniem cech użytkowych, a także ewolucji genomów łubinów. Badania obejmują cztery obszary naukowe: 1) charakterystyka i zarządzanie zasobami genetycznymi (genotypowanie i fenotypowanie zasobów genetycznych łubinów (Lupinus L.) i grochu (Pisum L.), 2) badanie podłoża molekularnego dla cech użytkowych łubinów (analiza mechanizmu biosyntezy i akumulacji alkaloidów u łubinów, ewolucyjne mechanizmy zmienności fenotypowej u łubinów), 3) ewolucja genomów/ chromosomów łubinów (Starego Świata i Nowego Świata), 4) wyjaśnienie molekularnego podłoża dla cech użytkowych i odporności na askochytozę u grochu (możliwości ulepszania odmian pod kątem odporności na porażenie patogenami w zróżnicowanych warunkach środowiskowych).
Profil badawczy
- Charakterystyka i ochrona zasobów genetycznych oraz analiza zmienności fenotypowej i molekularnej rodzajów Lupinus i Pisum.
- Poznanie i zrozumienie ewolucji gatunków rodzaju Lupinus na poziomie kariotypów (rearanżacje chromosomowe), transkryptomów i genomów (filogeneza, poliploidyzacja), fenotypu (zmienność wielkości nasion).
- Lokalizacja nowych genów i konstruowanie map genetycznych rodzajów Pisum.
- Identyfikacja genów biorących udział w kształtowaniu ważnych cechy rolniczych łubinów na podstawie danych transkryptomicznych.
- Profilowanie ekspresji genów zaangażowanych w odporność na askochytozę u grochu oraz biosyntezę alkaloidów łubinów.
- Potwierdzenie roli głównych genów szlaku syntezy oligosacharydów u grochu, poprzez zmianę sekwencji metodą edytowania genomu CRISPR/Cas9, a w dalszej perspektywie uzyskania lepszych odmian grochu w żywieniu człowieka.
Metody badawcze
- mapowanie genetyczne z wykorzystaniem markerów molekularnych,
- mapowanie cech ilościowych,
- analiza ekspresji genów w czasie rzeczywistym (qPCR),
- zastosowanie mobilnej aparatury do oznaczania sprawności procesów fizjologicznych roślin związanych z odpornością na choroby,
- fenotypowanie roślin,
- fluorescencyjna hybrydyzacja in situ,
- charakterystyka transkryptomów z wykorzystaniem sekwencjonowania nowej generacji (PacBio, Illumina),
- porównawcze sekwencjonowanie transkyptomów i genomów,
- mutageneza indukowana w celu poszukiwania form o wysokiej zawartości alkaloidów w zielonych częściach rośliny, przy zachowaniu niskiej zawartości w nasionach,
- metoda edytowania genomu CRISPR/Cas9, transformacja grochu z wykorzystaniem Agrobacterium, regeneracja transformantów.
Obecnie prowadzone prace
- Opracowanie Inteligentej Kolecji łubinów - charakterystyka zasobów genetycznych L. albus i L. mutabilis.
- Tworzenie map genetycznych Pisum.
- Scharakteryzowanie transkryptomów linii łubinu wąskolistnego o różnym mechanizmie regulacji niskiej zawartości alkaloidów w nasionach.
- Identyfikacja genów zaangażowanych w szlak biosyntezy alkaloidów u łubinów na podstawie danych transktyptomicznych oraz profilowanie ekspresji wybranych genów kandydackich.
- Profilowanie ekspresji genów uaktywnianych podczas odpowiedzi na porażenie Peyronella pinodes u grochu.
- Waloryzacja zasobów genowych w kolekcjach rodzaju Lupinus i Pisum.
- Analiza ewolucji genomów łubinów (Starego Świata i Nowego Świata).
- Potwierdzenie roli syntazy galaktinolowej GolS i syntazy rafinozowej RS, jako głównych genów w szlaku syntezy oligosacharydów poprzez zmianę sekwencji metodą edytowania genomu CRISPR/Cas9 i wyciszania.
Publikacje
- Bellucci, E., Mario Aguilar, O., Alseekh, S., Bett, K., Brezeanu, C., Cook, D., De la Rosa, L., Delledonne, M., Dostatny, D.F., Ferreira, J.J., Geffroy, V., Ghitarrini, S., Kroc, M., Kumar Agrawal, S., Logozzo, G., Marino, M., Mary-Huard, T., McClean, P., Meglič, V., Messer, T., Muel, F., Nanni, L., Neumann, K., Servalli, F., Străjeru, S., Varshney, R.K., Vasconcelos, M.W., Zaccardelli, M., Zavarzin, A., Bitocchi, E., Frontoni, E., Fernie, A.R., Gioia, T., Graner, A., Guasch, L., Prochnow, L., Oppermann, M., Susek, K., Tenaillon, M. and Papa, R. (2021). The INCREASE project: Intelligent Collections of food-legume genetic resources for European agrofood systems. Plant Journal doi.org/10.1111/tpj.15472
- Kroc M.,Tomaszewska M.,Czepiel K.,Bitocchi E.,Oppermann M.,Neumann K., Guasch L., Bellucci E.,Alseekh S., Graner A., R Fernie A., Papa R., Susek K. (2021). Towards Development, Maintenance, and Standardized Phenotypic Characterization of Single-Seed-Descent Genetic Resources for Lupins. Current Protocols in Plant Biology 1(7): e191. DOI: 10.1002/cpz1.191
- Czepiel K., Krajewski P., Wilczura P., Bielecka P., Święcicki W., Kroc M. (2021) Expression Profiles of Alkaloid-Related Genes across the Organs of Narrow-Leafed Lupin (Lupinus angustifolius L.) and in Response to Anthracnose Infection. International Journal of Molecular Sciences 22(5): 2676. DOI: 10.3390/ijms22052676
- Gawłowska, M., Knopkiewicz, M., Święcicki, W., Boros, L., & Wawer, A. (2021). Quantitative trait loci for stem strength properties and lodging in two pea bi-parental mapping populations (Pisum sativum L.). Crop Science,61, 1682–1697.
- Hufnagel B., Soriano A., Taylor J., Divol F., Kroc, M., Sanders H., Yeheyis L., Nelson M. and Péret B. (2021) Pangenome of white lupin provides insights into the diversity of the species. Plant Biotechnology Journal. DOI: 10.1111/pbi.13678
- Skalska A., Stritt Ch., Wyler M., Williams H.W., Vickers M., Han J., Tuna M., Tuna G.S., Susek K.,Swain M., Wóycicki R.K., Chaudhary S., Corke F., Doonan J.H., Roulin A.C., Hasterok R., MurL.A.J. (2020) Genetic and methylome variation in Turkish Brachypodium distachyon accessions differentiate two geographically distinct subpopulations. International Journal of Molecular Sciences 21 (18): 6700. DOI: 10.3390/ijms21186700
- Kroc M., Koczyk G., Kamel K.A., Czepiel K., Fedorowicz-Strońska O., Krajewski P., Kosińska J., Podkowiński J., Wilczura P., Święcicki W. (2019) Transcriptome-derived investigation of biosynthesis of quinolizidine alkaloids in narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.) highlights candidate genes linked to iucundus locus. Scientific Reports 9(1):2231.
- Kroc M., Czepiel K., Wilczura P., Mokrzycka M. and Święcicki W. (2019) Development and Validation of a Gene-Targeted dCAPS Marker for Marker-Assisted Selection of Low-Alkaloid Content in Seeds of Narrow-Leafed Lupin (Lupinus angustifolius L.). Genes 10(6): 428.
- Święcicki W., Czepiel K., Wilczura P., Barzyk P., Kaczmarek Z., Kroc M. (2019) Chromatographic Fingerprinting of the Old World Lupins Seed Alkaloids: A Supplemental Tool in Species Discrimination. Plants 8: 548.
- Święcicki W. (2019). The Catalogue of Pisum Genes. Agencja Kreatiff, ISBN 978-83-953357-0-9.
- Kroc M., Rybiński W., Wilczura P., Kamel K., Kaczmarek Z., Barzyk P., Święcicki W. (2017). Quantitative and qualitative analysis of alkaloids composition in the seeds of a white lupin (Lupinus albus L.) collection. Genetic Resources and Crop Evolution , 64(8): 1853-1860
- Gawłowska M., Święcicki W., Lahuta L., Kaczmarek Z. (2017). Raffinose family oligosaccharides in seeds of Pisum wild taxa, type lines for seed genes, domesticated and advanced breeding materials. Genetic Resources and Crop Evolution 64: 569–578.
Projekty badawcze
Nr projektu: 862862Tytuł projektu: Intelligent Collections of Food Legumes Genetic Resources for European Agrofood SystemsKoordynator projektu: Roberto PapaCrop leader: K. Susek/ M. KrocTyp: EU Horyzont 2020Okres realizacji: 1 maja 2020 – 30 kwietnia 2025Strona internetowa: https://www.pulsesincrease.eu
Nr projektu: 2019/35/B/NZ8/04283
Tytuł projektu: Architektura genetyczna nasion: ewolucyjne podejście do identyfikacji molekularnych podstaw zmienności fenotypowej u roślin strączkowych (łubinu białego i fasoli zwyczajnej)
Kierownik projektu: K. Susek
Typ: OPUS 18
Okres realizacji: 20 lipca 2020 – 19 lipca 2024
Nr zadania wg. Rozporządzenia MRiRW: 19
Tytuł projektu: Alkaloidy u łubinu wąskolistnego: zrozumienie molekularnych podstaw procesu biosyntezy i akumulacji w nasionach oraz poszukiwanie form o wysokiej zawartości alkaloidów w zielonych częściach rośliny, przy zachowaniu niskiej zawartości w nasionach.
Kierownik projektu: M. Kroc
Typ: MRiRW, Badania podstawowe na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej.
Okres realizacji: 1 stycznia 2021 - 31 grudnia 2027
Nr projektu: 2015/18/M/NZ2/00422
Tytuł projektu: Mechanizmy leżące u podstaw ewolucji genomów roślinnych, dywersyfikacji i specjacji
Kierownik projektu: K. Susek
Typ: HARMONIA 7
Okres realizacji: 13 maja 2016 - 12 maja 2022
Nr projektu: CA19125
Tytuł projektu: EPI-CATCH - EPIgenetic mechanisms of Crop Adaptation To Climate cHange
Koordynator projektu: Federico Martinelli (University of Florence, Włochy)
Komitet Zarządzający - Polska: K. Susek/ M. Kroc
Typ: COST Action (The European Cooperation in Science and Technology)
Okres realizacji: 17 września 2020 - 16 września 2024;
Nr projektu: PPN/BIN/2019/1/00142/U/00001
Tytuł projektu: Development of CRISPR/Cas9 mediated genome editing in pea (Pisum sativum L.) for characterization of oligosaccharide pathway genes.
Koordynator projektu ze strony polskiej: Gawłowska M.
Typ projektu: NAWA, wymiana bilateralna polsko-indyjska
Okres realizacji: 1 stycznia 2021-31 grudnia 2022
