Instytut Genetyki Roślin
Polskiej Akademii Nauk

Osiągnięcia 2021 rok

WAŻNIEJSZE OSIĄGNIĘCIA
Instytutu Genetyki Roślin PAN w 2021 r.
 
 
Zakład Regulacji Ekspresji Genów  
Celem uzyskania wyników wstępnych niezbędnych dla aplikowania w bieżącym roku o projekt badawczy związany z funkcją białka StBBX22 w rozwoju ziemniaka uprawnego, uzyskano rośliny transgeniczne S. tuberosum, cv. Desiree z mutacją typu knock-out dla genu StBBX22 oraz z nadekspresją genu StBBX22. Dodatkowo, celem identyfikacji kompleksów białkowych, z którymi oddziałuje białko StBBX22 przeprowadzono przejściową ekspresję białka GFP-BBX22 w liściach tytoniu N. benthamiana. Uzyskane ekstrakty białkowe z liści transformowanych oraz nietransformowanych (kontrola) zostały poddane sekwencjonowaniu.
 
Zakład Fizjologii Roślin
Wykazano, że akumulacja triacylogliceroli (TAG) w warunkach deficytu wodnego może chronić komórki traw kompleksu Lolium/Festuca przed wyższą akumulacją toksycznych, wielonienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych, powstających w wyniku uszkodzenia błon biologicznych. Ponadto wykazano, że TAG mogą być również źródłem substratów (m.in. kwasów tłuszczowych) do regeneracji błon po ustaniu deficytu wody.
 
Zakład Biometrii i Bioinformatyki
W ramach badań zmierzających do opracowania strategii dla realizacji programu polskiej hodowli pszenicy heterozyjnej oceniono strukturę genetyczną populacji ponad 500 odmian i form hodowlanych pszenicy ozimej znajdujących się w doborze krajowym oraz wykorzystywanych przez firmy hodowlane. W pracach wykorzystano ok. 40 000 markerów genetycznych typu SNP i SilicoDArT. Wyniki znajdą zastosowanie m.in. w doborze form rodzicielskich dla otrzymywania mieszańców. Badania były prowadzone w ramach konsorcjum Biostrateg HYBRE (BIOSTRATEG3/343665/6/NCBR/2017) koordynowanego przez SGGW w Warszawie (prof. Stefan Malepszy, prof. Monika Rakoczy-Trojanowska).
 
Zakład Fenomiki Zbóż
Na podstawie automatycznego fenotypowania (kamery RGB i NIR) zbadano dynamikę rozwoju systemu korzeniowego populacji RIL jęczmienia jarego w okresie wegetacji w warunkach okresowej suszy. Wyznaczono linie o większym potencjale wzrostu korzeni na długość podczas suszy. Zidentyfikowano QTL-e dla biomasy korzeni zarówno o stabilnych (np. QTL związany z SNP 12_10847), jak i zmiennych efektach (np. QTL sprzężony z SNP 11_10129) w warunkach optymalnych i suszy.
 
Zakład Biotechnologii Roślin
Wykazano, że miskant w znacznym stopniu toleruje zanieczyszczenie gleby arsenem (As), co potwierdza możliwość jednoczesnej fitoremediacji i produkcji biomasy użytkowej. Największy efekt na wzrost i fizjologię wywiera As(III), następnie As(V) i dimetyloarsen (DMA). Niezależnie od formy wyjściowej, As w miskancie ulega przemianie do DMA i innych form organicznych. Uzyskane wyniki stanowią podstawę szczegółowych badań nad przemianami form As i wpływem tego metaloidu na procesy życiowe miskanta.
 
Zakład Genetyki Patogenów i Odporności Roślin
Przy pomocy metod aerobiologicznych (pułapka Burkarda i pułapki pasywne) ustalono zakres rozprzestrzeniania się ziaren pyłku transgenicznej linii pszenżyta z genem uidA kodującym β‑glukuronidazę. W dwuletnim doświadczeniu polowym prowadzonym w IHAR-PIB Radzików wykazano, że bezpieczny zakres koegzystencji zróżnicowanych upraw (tradycyjne, GMO, ekologiczne) wynosi ok. 100 m, co stanowi konkretne zalecenie do ich przestrzennej separacji.
 
Zakład Interakcji Roślina-Patogen
Wykazano, że identyfikacja gatunkowa grzybów patogenicznych jest często niewystarczająca do określenia stopnia patogeniczności, a więc zagrożenia upraw naturalnie występującymi populacjami patogenów. Zaproponowano metody pozwalające na rozróżnienie genotypów wewnątrz gatunków różnych grup grzybów (Manawasinghe i in. 2021, Fungal Diversity 109: 267-282; IF2020 20,372).
 
Zakład Mikrobiomiki Roślin
Celem pracy było poznanie reakcji pszenicy na inokulacje grzybami. Analiza transkryptomiczna wykazała istotne zmiany w profilu ekspresji genów u roślin traktowanych endofitycznymi gatunkami S. strictum, Ch. pseudomerdarium i P. olsonii. Natomiast analiza profilu ekspresji wybranych miRNA u roślin pszenicy traktowanych patogenicznym F. culmorum i symbiotycznym T. atroviride potwierdziła możliwość zaangażowania tych cząsteczek w powyższe interakcje (publikacja nr 1 z listy). Wyniki te stanowią podstawę do dalszych analiz ukierunkowanych na poznanie charakteru tych interakcji i roli wybranych gatunków grzybów.
 
Zakład Genomiki Roślin Strączkowych
W ramach projektu INCREASE opracowaliśmy kolekcje łubinu białego (Lupinus albus) i łubinu andyjskiego (L. mutabilis) tzw. Reference core (R-core) oraz Training core (T-core) (Bellucci et al. The Plant Journal 108: 646-660). Dla obu gatunków otrzymaliśmy: ponad 3000 czystych linii metodą SSD, które fenotypowano na podstawie opracowanego przez nas protokołu (Kroc et al. Current Protocols 1(7):e191). Linie SSD zostaną poddane dalszym analizom, w tym genotypowaniu i fenotypowaniu molekularnemu.
 
Zakład Struktury i Funkcji Genów
Określono profil ekspresji genów łubinu wąskolistnego w przebiegu brunatnej plamistości łodyg, powodowanej przez grzyb patogeniczny Diaporthe toxica. Wykazano, że linie zawierające geny odporności (Phr1 i PhtjR) aktywują ekspresję genów odpowiadających za mechanizmy obronne już w pierwszej dobie po kontakcie z patogenem, zaś linie podatne kilka dni później. Zidentyfikowano główne komponenty skutecznej odpowiedzi odpornościowej w kontekście procesów biologicznych i funkcji molekularnej.
 
Zakład Zintegrowanej Biologii Roślin
Poznanie roli transportu floemowego w adaptacji roślin grochu do warunków niedoboru wody.
Stwierdzono, że zmiany składu metabolitów soku floemowego roślin grochu poddanych stresowi suszy odzwierciedlają redukcję wzrostu organów roślinnych oraz przesunięcie metabolizmu w kierunku procesów katabolicznych i recyclingu węgla i azotu. Wykryto również, że na skutek suszy dochodzi do szybkiego spadku ilości kwasu oleinowego w soku floemowym; autorzy wnioskują, że monitorowanie tego komponentu może być w przyszłości wykorzystane jako marker diagnostyczny odpowiedzi roślin na suszę.
 
Zakład Biologii Roślin i Nanotechnologii
Wyjaśniono mechanizm syntezy nanocząstek (NP) srebra (Ag) przy użyciu ekstraktu z liści dziurawca (Hypericum perforatum L.), co otwiera możliwość kontrolowania właściwości fizykochemicznych „zielonych” NP. Stwierdzono, że kwasy fenolowe i flawonoidy uczestniczą w redukcji jonów Ag+, ksantony i floroglucynole są zawarte w nanocząstkach jako związki opłaszczające, natomiast naftodiantrony pełnią obydwie funkcje.
 
Zakład Nanotechnologii Roślin
Zakład został utworzony na mocy uchwały Rady Naukowej Instytutu Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk z dnia 15 września 2021 roku.

 

Copyright Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk