Notice: Undefined index: alias in /home/people/clients/igrpan/igrwww/www_prod/modules/MleCMS/MleCMS.module.php on line 302
Zespół Fizjologii Molekularnej i Cytogenetyki Roślin
Na skróty

Zespół Fizjologii Molekularnej i Cytogenetyki Roślin

Lider

dr hab. Arkadiusz Kosmala

Skład

prof. dr hab. Zbigniew Zwierzykowski
dr Danuta Babula-Skowrońska
dr Tomasz Książczyk
dr Izabela Pawłowicz
dr Dawid Perlikowski
mgr Adam Augustyniak (doktorant)
mgr Joanna Majka (Chojnicka) (doktorantka)
mgr inż. Katarzyna Masajada (doktorantka)
mgr inż. Włodzimierz Zwierzykowski

Główne kierunki badań Zespołu są związane z poznaniem molekularnych podstaw tolerancji stresów abiotycznych u traw pastewnych kompleksu Lolium-Festuca. L. multiflorum Lam. (życica wielokwiatowa) i L. perenne L. (życica trwała) to gatunki traw o wysokiej jakości paszowej, lecz stosunkowo niskiej tolerancji stresów abiotycznych i biotycznych. Z kolei F. pratensis Huds.(kostrzewa łąkowa) i F. arundinacea Schreb. (kostrzewa trzcinowa) charakteryzują się wysokim stopniem zimotrwałości, tolerancji mrozu, suszy i wysokiego zasolenia, a także stosunkowo wysokim potencjałem odporności na choroby, np. porażenie Microdochium nivale (pleśń śniegowa). Ze względu na duży potencjał tolerancji stresów, gatunki Festuca oraz ich formy amfiploidalne i introgresywne z gatunkami Lolium są unikalnym materiałem roślinnym do prowadzenia badań nad mechanizmami tolerancji stresów środowiskowych u traw. Stanowią one także interesujący materiał do badań cytogenetycznych związanych m.in. z organizacją i ewolucją chromosomów roślinnych. Równoległy kierunek badań Zespołu koncentruje się na poznaniu wybranych procesów komórkowych zachodzących podczas zimowania Brassica napus var. oleifera (rzepak), związanych z hartowaniem do niskiej temperatury, etapami zamarzania i rozmarzania tkanek oraz z odpowiedzią na infekcję patogenami Peronospora parasitica (mączniak rzekomy) i Plasmodiophora brassicae (kiła kapusty).

Aktualnie prace prowadzone są w dwóch obszarach – pierwszym, mającym na celu poznanie reakcji traw na stres niskiej temperatury i drugim, związanym z poznaniem ich reakcji na stres deficytu wody. Zintegrowane badania realizowane są na kilku poziomach i  obejmują zarówno analizę zmian fizjologicznych, jak i zmian w proteomie, metabolomie i lipidomie traw w odpowiedzi na poszczególne stresy środowiskowe. Różnicowa analiza akumulacji białek, metabolitów i lipidów u roślin różniących się poziomem tolerancji stresów w powiązaniu z kompleksową analizą parametrów fizjologicznych, umożliwia wskazanie komórkowych szlaków metabolicznych kluczowych dla wykształcenia tolerancji stresu, a w konsekwencji także genów, których ekspresja może wpływać na potencjał tolerancji. Analiza ekspresji takich genów na poziomie transkryptu i białka jest także przedmiotem badań prowadzonych w Zespole. W dalszej perspektywie planuje się analizę funkcjonalną wybranych genów w oparciu o wykorzystanie roślin transgenicznych.

Profil badawczy

  • Molekularne podstawy tolerancji stresów abiotycznych (niska temperatura, susza, zasolenie) i odporności na patogeny,
  • Organizacja i ewolucja sekwencji chromosomowo i genomowo specyficznych u roślin,
  • Transfer genów tolerancji stresów środowiskowych z gatunków rodzaju Festuca do gatunków z rodzaju Lolium.

Metody

  • analiza ekspresji genów na poziomie transkryptu (RT-PCR w czasie rzeczywistym) i białka (2-D elektroforeza, spektrometria mas, Western blot),
  • analiza architektury systemu korzeniowego w warunkach deficytu wody,
  • analizy fizjologiczne (WC, RWC, wyciek elektrolitów, parametry wymiany gazowej, fluorescencja chlorofilu),
  • testy tolerancji roślin na niską temperaturę i suszę w warunkach naturalnych i symulowanych,
  • fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH), genomowa hybrydyzacja in situ (GISH),
  • analiza akumulacji metabolitów pierwotnych i lipidów błonowych.

Wybrane publikacje

  • Perlikowski D., Kierszniowska S., Sawikowska A., Krajewski P., Rapacz M., Eckhardt Ä., Kosmala A. (2016). Remodeling of leaf cellular glycerolipid composition under drought and re-hydration conditions in grasses from the Lolium-Festuca complex. Frontiers in Plant Science 7:1027: DOI: 10.3389/fpls.2016.01027
  • Majka J., Majka M., Kwiatek M., Wiśniewska H. (2016). Similarities and differences in the nuclear genome organization within Pooideae species revealed by comparative genomic in situ hybridization (GISH). Journal of Applied Genetics DOI: 10.1007/s13353-016-0369-y
  • Bzdega K., Janiak A., Książczyk T., Lewandowska A., Gancarek M., Sliwinska E., Tokarska-Guzik B. (2016). A Survey of Genetic Variation and Genome Evolution within the Invasive Fallopia Complex. PLoS One http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0161854
  • Perlikowski D., Wiśniewska H., Kaczmarek J., Góral T., Ochodzki P., Kwiatek M., Majka M., Augustyniak A., Kosmala A. (2016). Alterations in kernel proteome after infection with Fusarium culmorum in two triticale cultivars with contrasting resistance to Fusarium head blight. Frontiers in Plant Science 7:1217. doi: 10.3389/fpls.2016.01217
  • Perlikowski D., Czyżniejewski M., Marczak Ł., Augustyniak A., Kosmala A (2016). Water deficit affects primary metabolism differently in two Lolium multiflorum/Festuca arundinacea introgression forms with a distinct capacity for photosynthesis and membrane regeneration. Frontiers in Plant Science 7:1063. doi: 10.3389/fpls.2016.01063
  • Stočes Š., Ruttink T., Bartoš J., Studer B., Yates S., Zwierzykowski Z., Abrouk M., Roldán-Ruiz I., Książczyk T., Rey L., Doležel J., Kopecký D. (2016). Orthology guided transcriptome assembly of Italian ryegrass and meadow fescue for single nucleotide polymorphisms discovery. The Plant Genome 9 (3): 1-14 doi: 10.3835/plantgenome2016.02.0017
  • Kwiatek M., Majka M., Majka J., Belter J., Suchowilska E., Wachowska U., Wiart M., Wiśniewska H. (2016). Intraspecific Polymorphisms of Cytogenetic Markers Mapped on Chromosomes of Triticum polonicum L. PLoS ONE 11(7): e0158883. DOI:10.1371/journal.pone.0158883
  • Górna K., Pawłowicz I., Waśkiewicz A., Stępień Ł. (2016). Fusarium proliferatum strains change fumonisin biosynthesis and accumulation when exposed to host plant extracts. Fungal Biology DOI: 10.1016/j.funbio.2016.04.004

Projekty badawcze

  • Nr projektu:  2014/13/N/N29/00914
    Tytuł projektu:  Analiza wybranych komponentów architektury systemu korzeniowego i metabolizmu korzenia w odniesieniu do tolerancji deficytu wodnego u traw kompleksu Lolium-Festuca
    Typ: PRELUDIUM
    Kierownik projektu i wykonawca: D. Perlikowski
    Okres realizacji:  28 stycznia 2015 - 27 stycznia 2017

 

  • Nr projektu: HOR hn-801-8/14 zad. 35
    Tytuł projektu: Identyfikacja genów związanych z ekspresją zimotrwałości i tolerancji suszy u form introgresywnych Lolium multiflorum/ Festuca arundinacea
    Typ: MRiRW Postęp Biologiczny
    Kierownik: A. Kosmala
    Okres realizacji: 1 stycznia 2014 - 31 grudnia 2020