Zakład Regulacji Ekspresji Genów

Wykorzystując technikę ChIP-seq, zidentyfikowano miejsca w genomie uprawnego gatunku ziemniaka, S. tuberosum odm. Desiree, do których wiąże się białko StBBX20 w fazie świetlnej i ciemnej cyklu okołodobowego. Zidentyfikowano 4971 regiony DNA ‘piki’ w ciemności i 4598 na świetle, dla których stwierdzono interakcję białko-DNA. Wytypowano 55 regionów DNA różnicujących statystycznie istotnie pomiędzy fazą jasną i ciemną. Wygenerowano najbardziej prawdopodobne 3 motywy cis-regulatorowe konserwatywne dla każdego badanego warunku eksperymentalnego (1) dla ciemności: AYCYACGGDCCGTRG, CCGACTGCTCCTTTY, CTGKAACTTTVGGCG, (2) dla światła AHCYACGGRCCGTRG, ABTCGGCGAHTCGC, CGCCYAAWGTTMCAG, (3) różnicujących fazę ciemną i jasną: CTTCTTCWTCT, ACYATGTGCCCACAT, CTAAGCCAAACATCG, które poddano analizie porównawczej oraz adnotacji GO (Projekt NCN OPUS 15).

Zakład Fizjologii Roślin

Wykazano, że cztery homeologii genu BnaHB6 u B. napus charakteryzują się różnorodnością funkcjonalną w warunkach deficytu wodnego i zasolenia oraz w rytmie dobowym. Tylko dwa z nich stanowią komponenty molekularne regulujące ekspresję niektórych paralogów BnaABF2 i BnaDREB2 w warunkach stresowych. Wyniki badań potwierdziły, że geny BnaHB6 są częścią złożonej sieci regulatorowej u rzepaku, która umożliwia roślinom przystosowanie się do funkcjonowania w niekorzystnych warunków środowiskowych.

Żyła N., Cieśla A., Szała L., Babula-Skowrońska D. (2024) Functional and regulatory diversity of homeobox-leucine zipper transcription factors BnaHB6 under dehydration and salt stress in Brassica napus L. Plant Molecular Biology 114 (3): 59. DOI: 10.1007/s11103-024-01465-6.

Zakład Biometrii i Bioinformatyki

Po raz pierwszy zastosowano metodę ATAC-seq (assay for transposase-accessible chromatin) w celu identyfikacji otwartych regionów chromatyny w koronie roślin jęczmienia poddanych działaniu podwyższonej temperatury. Wskazano, że przedłużona ekspozycja zwiększyła dostępność chromatyny, także w genach zaangażowanych w sygnalizację stresu i jego tolerancję. Jednocześnie wykazano, że utrata dostępności chromatyny w odpowiedzi na ciepło obniża ekspresję genów związanych z sygnalizacją gibereliny (Projekt NCN HARMONIA 8).

Kiełbowicz-Matuk A., Smaczniak C., Mikołajczak K., Kuczyńska A., Xu X., Braeuning C., Krajewski P. (2024) Heat stress causes chromatin accessibility and related gene expression changes in crown tissues of barley (Hordeum vulgare). Plant Molecular Biology 114 (6): 115. DOI: 10.1007/s11103-024-01509-x.

Zakład Fenomiki Zbóż

Opracowanie nowych markerów funkcjonalnych typu CAPS.

Na podstawie analizy GWAS, która pozwoliła na identyfikację polimorfizmu SNP w genach związanych z fenotypem i plonowaniem jęczmienia, opracowano markery CAPS dla wybranych genów, np. HORVU.MOREX.r3.7HG0658720 (wysokość roślin) oraz HORVU.MOREX.r3.3HG0234500 i HORVU.MOREX.r3.3HG0234660 (liczba ziaren w kłosie). Ich wykorzystanie może ułatwić selekcję genotypów pod kątem pożądanych cech hodowlanych.

MRiRW; Postęp biologiczny; Badania asocjacyjne oraz molekularne uwarunkowania odporności jęczmienia jarego na stresy środowiskowe; Zad. 14; 01-01-2021; 31-12-2025

Kempa M., Kuczyńska K., Mikołajczak K., Ogrodowicz P., Michałek M., Mokrzycka M. Unveiling Barley Genetic Sequences through CAPS Technique: Implications for Breeding and Cultivation. Global Challenges for Crop Improvement, XXII EUCARPIA General Congress, Lipsk, Niemcy, 18-23 sierpnia 2024; plakat.

Zakład Biotechnologii Roślin

Opracowanie indeksów reakcji na stres chłodu i identyfikacja genotypów LCT i HCT miskanta chińskiego

Na podstawie wybranych parametrów fluorescencji chlorofilu oraz cech biometrycznych opracowano indeksy tolerancji i wrażliwości na stres chłodu, które umożliwiły wyselekcjonowanie z kolekcji 18 genotypów miskanta chińskiego dwóch form skrajnie różniących się reakcją na stres, tzw. Low/High Cold Tolerant, tj. LCT – Ms12 i HCT – Ms16, wykorzystanych w szczegółowych badaniach nad genetycznymi, fizjologicznymi i biochemicznymi aspektami odpowiedzi na stres, w tym zmianami w ścianie komórkowej.

Sobańska K., Mokrzycka M., Przewoźnik M., Pniewski T., Głowacka K. Exploring Chilling Stress and Recovery Dynamics in C4 perennial grass of Miscanthus sinensis. PLoS ONE, DOI:10. 1371/journal.pone.0308162 (praca przyjęta do druku).

Zakład Genetyki Patogenów i Odporności Roślin

We współpracy z Instytutem Hodowli i Aklimatyzacji Roślin ‒ PIB, Oddział w Poznaniu uzyskano unikalne formy rzepaku ozimego o wysokim udziale kwasu oleinowego (≥ 72%, HO), niskim udziale kwasu linolenowego (< 5%, LL) oraz odporności na określone patotypy Plasmodiophora brassicae (kiła kapusty). Uzyskane przez nas formy HOLL-CR są pierwszymi cennymi genotypami rzepaku o tych parametrach, opisanymi w literaturze. Materiał roślinny jest własnością IHAR-PIB.

Spasibionek S., Mikołajczyk K., Matuszczak M., Kaczmarek J., Ramzi N., Jędryczka M. (2024) HO-CR and HOLL-CR: new forms of winter oilseed rape (Brassica napus L.) with altered fatty acid composition and resistance to selected pathotypes of Plasmodiophora brassicae (clubroot). Journal of Applied Genetics 65 (3): 439 - 452. DOI: 10.1007/s13353-024-00867-y.

Zakład Interakcji Roślina - Patogen

Wykazano wzmocniony efekt ochronny ko-kultury szczepów Pseudomonas protegens i Trichoderma koningiopsis w ograniczaniu infekcji roślin pszenicy przez Fusarium cerealis, jak również wzmożony wzrost roślin traktowanych preparatem w stosunku do roślin kontrolnych.

Ajijah N., Fiodor A., Kazimierczuk K., Urbaniak M., Enow E.A. Stasiuk R., Stępień Ł., Dziewit Ł., Pranaw K. (2024) Pseudomonas protegens ML15 and Trichoderma koningiopsis Tr21 co-culture: a potent strategy for suppressing Fusarium cerealis infections in wheat through augmented antifungal metabolite production. Biological Control 198: 105621. DOI: 10.1016/j.biocontrol.2024.105621.

Zakład Mikrobiomiki Roślin

Określono drogi transmisji grzybów endofitycznych pszenicy. Udokumentowano metodami klasycznymi i nie wymagającymi izolacji grzybów (wysokoprzepustowymi), że część gatunków grzybów endofitycznych ma zdolność do transmisji horyzontalnej pomiędzy pokoleniami roślin pszenicy, za pośrednictwem nasion (NCN OPUS 14, 2017/27/B/NZ9/01591).

Zakład Genomiki Roślin Strączkowych

Opracowano kolekcję łubinu białego (>2000 linii czystych SSD), wykorzystując globalne zasoby genetyczne tego gatunku. Kolekcja ta została szczegółowo scharakteryzowana w doświadczeniach prowadzonych przez kilka lat w różnych lokalizacjach (warunki kontrolowane), z zastosowaniem protokołu fenotypowania (Kroc i in. 2021, Bellucci i in. 2021). Obecnie stanowi ona największą i najlepiej opisaną kolekcję łubinu białego na świecie, a wykazana zmienność linii może znacząco zwiększyć wykorzystanie puli genowej w programach hodowlanych tego gatunku (Projekt EU Horyzont 2020, INCREASE).

Publikacja złożona:

Tanwar U., Tomaszewska M., Czepiel K., Neji M., Jamil H., Rocchetti L., Pieri A., Bitocchi E., Bellucci E., Pipan B., Meglič V., Kroc M., Papa R., Susek K. “Genetic and phenotypic characterization of global Lupinus albus genetic resources for the development of a CORE collection”. BioRxiv 2024.09.25.614894; doi: https://doi.org/10.1101/2024.09.25.614894.

Zakład Struktury i Funkcji Genów

W puli 262 genotypów łubinu białego, pochodzących z 19 krajów i z różnych stref klimatycznych, metodą genomowego mapowania asocjacyjnego markerów PCR i DArT-seq zidentyfikowano istotną asocjację z terminem kwitnienia i odpowiedzią na wernalizację czterech delecji z regionu promotorowego genu LalbFTc1, który jest homologiem genu Flowering locus T A. thaliana. Są to delecje o długości 2388 pz i 2126 pz w regionie 5’ promotora, 264 pz w środku i 28 pz w regionie 3’.

NCN SONATINA 3 (2019/32/C/NZ9/00055) i SONATA 17 (2021/43/D/NZ9/00293) zaś wyniki opublikowano w BMC Plant Biology (2024).

Zakład Zintegrowanej Biologii Roślin

Opisanie systemicznego charakteru przeprogramowania mediowanej przez floem koordynacji procesów fizjologicznych oraz rozwojowych u roślin rzepaku zainfekowanych przez kiłę kapusty.

W celu zrozumienia roli floemu w mediacji pomiędzy, zasiedloną przez P. brassicae, częścią podziemną, a częścią nadziemną, wykonano profilowanie ekspresji genów w komórkach tej tkanki wyciętych przy pomocy lasera. Stwierdzono, że floem pełni kluczową rolę w koordynacji dystrybucji węgla i azotu, oraz cytokinin pomiędzy górną i dolną częścią rośliny. Wykazano systemiczny charakter reakcji roślin na infekcję P. brassicae, którego uwzględnienie jest istotne dla zrozumienia postępu choroby.

Blicharz S., Stefanowicz K., Truman W., Basińska-Barczak A., Singh D., Kasprzewska A., de Diego N., Vrobel O., Ćavar Zeljković S., Tarkowski P., Malinowski R. (2025) Laser dissection-assisted phloem transcriptomics highlights the metabolic and physiological changes accompanying clubroot disease progression in oilseed rape. Plant Journal 121: DOI: 10.1111/tpj.17156.

Zakład Biologii Roślin i Nanotechnologii

Despite the pharmacological value, annotated complete genome sequence data are not yet publicly available for any of the Hypericum species. We have published the single-molecule real-time sequencing (SMRT) data sets of Hypericum perforatum plantlets and cell suspension cultures. SMRT sequencing yielded over 33,000 high-quality transcripts from cell cultures and 55,000 from plantlets of H. perforatum. The data not only fill crucial gaps in our understanding of secondary metabolite biosynthesis, but also provide a fundamental resource for comparative transcriptomic analyses of the large genus Hypericum, which comprises more than 500 species.

Selvakesavan R.K., Nuc M., Kolarčik V., Krajewski P., Franklin G. (2024) Single molecule real-time sequencing data sets of Hypericum perforatum L. plantlets and cell suspension cultures, Scientific Data 11 (1): 42. DOI: 10.1038/s41597-023-02878-6.

Zakład Nanotechnologii Roślin

Understanding the Effect of Ionic Liquid–Mediated Solvent Engineering on the Kinetics and Thermodynamic Stability of Phenylalanine Ammonia-Lyase: phenylalanine ammonia-lyase (PAL) plays a central role in the phenylpropanoid pathway and in the treatment of phenylketonuria. However, the integration of PAL into sustainable industrial biocatalysis is hampered by its instability under harsh conditions. This study demonstrates that ionic liquid (IL)–assisted solvent (Tris-HCl buffer) engineering enables improvement of the reaction kinetics and thermodynamic stability of Rhodotorula glutinisPAL (RgPAL) under various stresses. Under optimized conditions, a 66.2% higher K_cat value, >60% remaining activity after 5 weeks of storage at room temperature, and >80% activity of RgPAL after incubation at 60 °C for 1 h were obtained in the [Ch][Ac]-blended Tris-HCl solvent compared to pristine Tris-HCl. Overall, IL-mediated solvent engineering alters the microenvironment of RgPAL and allows the development of a robust PAL-based biocatalytic system (NCN; SONATA 17).