| Vedúci projektu: L. Tamás |
|
Riešitelia: S. Budíková, J. Huttová, I. Mistrík, P. Paľove-Balng, M. Šimonovičová, B. Široká
Doba riešenia: 2004 - 2006
Grantová agentúra: VEGA 2/4040/04
Ťažké kovy sú významné environmentálne polutanty, ktoré výrazným spôsobom inhibujú vývin rastlín, ich distribúciu na danom území a redukujú produktivitu poľnohospodárskych plodín. Kadmium patrí do skupiny ťažkých kovov, ktoré sú mimoriadne nebezpečné pretože už v stopových koncentráciách dokážu blokovať aktivitu enzýmov obsahujúcich -SH skupiny a indukovať poruchy metabolizmu rastlín a živočíchov vrátane človeka. Projekt sa zameriava na komplexné štúdium pôsobenia kadmia na rast, a štruktúru na úrovni buniek, na vybrané fyziologické procesy (príjem iónov, syntéza bielkovín podieľajúcich sa na detoxikácii rastlinnej bunky). Pozornosť venujeme enzýmom podieľajúcim sa na odstraňovaní reaktívnych kyslíkových radikálov vyvolávajúcich oxidačné poškodenie membránových systémov buniek a bielkovinám podieľajúcim sa na sekvestrácii iónov kadmia. Cieľom projektu je prispieť k objasneniu mechanizmov fytotoxicity kadmia a charakterizovaniu mechanizmov podieľajúcich sa na zvyšovaní odolnosti rastlín voči tomuto toxickému kovu.
| Zástupca vedúceho projektu: O. Gašparíková |
|
Riešitelia: M. Pšenák (Vedúci projektu, FaF UK); L. Franková L; V. Banásová (BÚ SAV);
F. Bilka; A. Bilková; V. Blanáriková; M. Obložinský; A. Balážová; L. Bezáková (KBMBL, FaF UK),
K. Bóka (ELTE Budapest)
Doba riešenia: 2004 - 2006
Grantová agentúra: VEGA 2/1275/04
C. autumnale patrí do skupiny geofytov s hysterantnými listami a podzemnou bazálnou stonkovou hľuzou. Zásobné látky, hlavne škrob, majú centrálny význam v životnej startégii hysterantných geofytov. Projekt je zameraný na štruktúrne, fyziologické a biochemické aspekty metabolizmu škrobu a bielkovín ako aj distribúciu kolchicinoidov počas životného cyklu jesienky. Osobitná pozornosť sa venuje: 1 - vývinovému profilu škrobu a ďalších zásobných polysacharidov v novej hľuze; 2 - enzýmom v biosyntéze zásobného škrobu; 3 - enzýmom zúčastňujúcich sa transformácie sacharózy na prekurzory škrobu v sink a source orgánoch; 4 - hodnoteniu obsahu proteínov a proteolytických aktivít v hľuzách; 5 - obsahu a spektru voľných aminokyselín; a 6 - distribúcii β-glukozidázovej a nitrátreduktázovej aktivity v priebehu životného cyklu. V rámci štrukturálnych analýz sa hodnotí súslednosť jednotlivých generácií na úrovni meristémov, tvorba amyloplastov a proces senescencie. Získané výsledky umožňujú pochopiť a interpretovať základné črty životnej startégie C. autumnale ako predstaviteľa skupiny hysterantných geofytov.
|
Metabolické a anatomické odpovede rastlín na nedostatok vody v koreňovom prostredí |
| Vedúca projektu: M. Luxová |
|
Riešitelia: O. Gašparíková, K. Dekánková, J. Huttová, P. Valentovič, L. Kolarovič,
E. Záletová
Doba riešenia: 2004 - 2006
Grantová agentúra: VEGA 2/4036/04
Nedostatok vody je kritickým bodom rastu a produktivity rastlín. Ak chceme zvýšiť produkciu hospodársky významných rastlín potrebujeme poznať obranné a adaptačné mechanizmy kontrolujúce vodnú prevádzku rastliny. Preto cieľom predkladaného projektu je zistiť zmeny v anatomickej stavbe koreňov pri dlhotrvajúcom pôsobení sucha. Vzhľadom k dosiahnutým výsledkom zmien v hladinách rozpustných sacharidov a škrobu v nadzemnej časti a v koreňoch sa bude sledovať syntéza osmoticky aktívnych látok prolínu a glycín betaínu, ktoré spolu so štúdiom aktivácie enzýmov zapojených do metabolizmu sacharidov prispejú k poznaniu molekulárnej podstaty osmotickej adjustácie rôznych typov pletív a orgánov rastliny. Ďalšou etapou bude sledovanie indukcie alternatívnej oxidázy v mitochondriách koreňových buniek, ktorá spolu s výsledkami hladiny antioxidantov enzýmovej a neenzýmovej povahy (askorbát, glutation), poskytne obraz možnosti oxidačného stresu a aj spôsob obrany voči nemu v rôznych orgánoch rastliny.
|
Huby Fusarium, ich toxicita a vzťah k rastlinnému hostiteľovi |
| Vedúca projektu: A. Šrobárová |
|
Riešitelia: Š. Eged, M. Nadubinská, J. Pavlovkin
Doba riešenia: 2003 - 2005
Grantová agentúra: 3051/23
Variabilita medzi populáciami fytopatogénnych druhov húb Fusarium izolovaných z klasov pšenice (F. graminearum, F. cerealis, F. culmorum , F. sambucinum) je in vitro: v raste kultúr, sporulácií, pigmentácií a koncentrácií deoxynivalenonu, in vivo: v patogenite k hostiteľovi (pšenica). Štatisticky významná vnútrodruhová variabilita bola zaznamenaná len pri druhu F. graminearum. Vplyv fusariotoxínov (moniliformin, fumonisin B1, fusaproliferin, zearalenone, zearalenol a deoxynivalenon) sa prejavil na štruktúre buniek koreňa kukurice (Lucia rezistentná a náchylná Pavla) podobne ako iné stresové faktory. Na membránach bunkových organel sa vyskytovali vo zvýšenej miere osmiofilné telieska, na základe čoho predpokladáme presadzovanie sa fumonizinu, ktorého mechanizmus účinku môže byť spojený s metabolizmom lipidov. Fytotoxin kyselina fuzáriova (KF) v koncentrácii 1 mM (pH 5.5) indukuje hyperpolarizáciu membránového potenciálu (Em) buniek koreňa. Produkcia KF je inhibovaná v prítomnosti polysacharidov bunkových stien (glukánov) iných húb a huby Trichoderma.
|
Účasť MAP kináz, proteínov cytoskeletu a bunkovej steny na vývine koreňových vláskov |
| Vedúca projektu: M. Čiamporová |
|
Riešitelia: F. Baluška, K. Dekánková, O. Erdelská, Z. Hanáčková, P. Illéš, M. Ovečka,
H. Vargová
Doba riešenia: 2002 - 2004
Grantová agentúra: 2031/22
MAP kinázy prenášajú reverzibilnou fosforyláciou proteínov signál z aktivovaných molekúl membrán na cieľové molekuly v jadre alebo v cytoplazme v priebehu vývinových procesov rastlín. Koreňové vlásky sú jedinečné objekty pre štúdium vývinových zmien buniek ako odpoveď na vývinové signály a na environmentálne podnety. Lokálne zmeny bunkovej steny počas iniciácie a následného vrcholového rastu koreňových vláskov ovplyvňujú plazmatickú membránu v dôsledku čoho sa dá očakávať aktivácia MAP kináz a ich účasť na prenose signálov pri raste koreňových vláskov. Imunolokalizácia MAP kináz, charakterizovanie vlastností bunkových stien a dynamiky cytoskeletálnych proteínov prispejú k poznaniu molekulových mechanizmov morfogenézy buniek a ich adaptácie na prostredie. Ciele projektu zahrnujú (1) cytologické a ultraštruktúrne štúdium trichoblastov koreňovej pokožky počas vývinu koreňového vlásku, a komplexu: periférne aktínové mikrofilamenty-kortikálne mikrotubuly- plazmatická membrána - bunková stena a (2) poznatky o distribúcii MAP kináz v kontrolných podmienkach a po aplikácii stresových faktorov.
|
Vplyv hliníka na obsah a zloženie bielkovín Al-tolerantného a Al-citlivého kultivaru jačmeňa |
| Vedúci projektu: I. Mistrík |
|
Riešitelia: S. Budíková, J. Huttová, P. Paľove-Balang, L. Tamás, M. Šimonovičová,
B. Široká, E. Záletová
Doba riešenia: 2001 - 2003
Hliník v koreňovom prostredí vyvolával kvantitatívne zmeny v proteínovom zložení v rôznych častiach rastlín
jačmeňa. Početnosť zmien sa zvyšovala s narastajúcou vzdialenosťou od špičky koreňa po nadzemné orgány,
kde sme zistili najvýraznejšie zmeny. Prítomnosť hliníka indukovala enormné zvýšenie produkcie peroxidu vodíka
aj aktivity peroxidázy. Zvýšenie aktivity peroxidázy korelovalo so stupňom inhibície predlžovacieho rastu koreňa.
Predovšetkým v koreňoch Al-citlivého kultivaru jačmeňa sa aktivita peroxidázy zvýšila až 6-násobne oproti koreňom
kontrolných rastlín, zatiaľ čo v rezistentnom kultivare bolo zvýšenie aktivity o polovicu menšie než v citlivom.
Analýza izoenzýmového zloženia ukázala selektívnu indukciu najmenej 5 anionických a 4 kationických izoperoxidáz.
Z anionických izoperoxidáz tri boli špecificky indukované v koreňoch citilvého kultivaru jačmeňa.
V rovnakom čase došlo k výraznému nárastu aktivity oxalátoxidázy (OxO), asvšak iba po pôsobení koncentrácií
hliníka, ktoré inhibovali rast koreňa. Časová závislosť expresie génu pre OxO ukázala, že už po 3 h dochádza
k aktivácii tohto génu. Maximálnu expresiu sme zaznamenali po 18 h pôsobenia hliníka. Rýchly vzostup aktivity
oxalátoxidázy a výrazný nárast produkcie peroxidu vodíka potvrdzujú významnú úlohu oxidačného stresu počas
pôsobenia hliníka. Produkcie reaktívnych foriem kyslíka a následného poškodenia membránových systémov
koreňových buniek sú hlavnými faktormi zúčastnenými na strate viability a na odumieraní pokožkových
buniek koreňa.
| Vedúca projektu: M. Luxová |
|
Riešitelia: O. Gašparíková, K. Dekánková, J. Huttová, P. Valentovič, T. Takáč,
L. Franková, T. Ješko
Doba riešenia: 2001 - 2003
Sledoval sa vplyv sucha na rast a morfológiu koreňovej sústavy dvoch kultivarov kukurice a ako charakteristické parametre ovplyvnitelné suchom sa zistili dĺžka koreňového systému a hustota jeho vetvenia. Pri štúdiu metabolickej odpovede na sucho sa zaznamenal pokles celkovej rýchlosti respirácie, ktorý bol výsledkom poklesu obidvoch sledovaných respiračných dráh - alternatívnej a cytochrómovej. Naproti tomu došlo k takmer dvojnásobnému zvýšeniu obsahu rozpustných cukrov v koreňoch a listoch kukurice. V dôsledku pôsobenia stresu zo sucha vznikajú aktívne formy kyslíka, čoho indikátorom je zvýšená peroxidácia lipidov najmä v koreňoch sledovaných rastlín. Ako obranný mechanizmus voči účinku aktívnych foriem kyslíka boli zistené zvýšené aktivity antioxidačných enzýmov superoxiddismutázy, katalázy, askorbátperoxidázy hlavne v koreňoch a v druhom liste rastlín kukurice. Neboli zistené zmeny v izozýmovom zložení askorbát peroxidázy medzi sledovanými kultivarmi kukurice, ale zaznamenali sa izozýmové rozdiely medzi orgánmi daných kultivarov. V ďalšej časti projektu sme sa zamerali na vzťah obsahu kremíka v rastlinách a ich tolerancie k suchu. Zistila sa zvýšená akumulácia kremíka vo suchovzdornom kultivare ciroku (takmer o 50%) oproti vlhkomilnému kultivaru.
| Vedúca projektu: A. Šrobárová |
|
Riešitelia: Š. Eged, M. Nadubinská, A. Pavlová
Doba riešenia: 2000 - 2002
V projekte sa sledoval výskyt potenciálne toxigénnych druhov húb rodu Fusarium podieľajúcich sa na hnilobe klasov pšenice a kukurice počas troch rokov na Slovensku. Huby sme lokalizovali v endosperme obiliek v klasoch s makroskopickými príznakmi aj bez nich. Na hnilobách klasov pšenice sa okrem najčastejšie sa vyskytujúceho druhu F. culmorum podieľali F. graminearum, F. sambucinum a ojedinele F. pseudocerealis. Všetky tieto druhy sú potencionálne producenty mykotoxínov trichotecénov a zearalenonu. Z klasov kukurice sme najčastejšie izolovali druhy sekcie Liseola okrem druhu F. graminearum. Metódou biologickej krížiteľnosti anamorfných populácií sekcie Liseola a na základe produkcie mykotoxínov sme na zrnách kukurice okrem sterilných identifikovali tri (A,D,E) zo siedmich vo svete sa vyskytujúcich populácií druhov rodu Fusarium. Percentuálne najvyššie zastúpenie má populácia A, ktorej kmene in situ produkujú všetky charakteristické mykotoxíny (fumonizín, fuzaproliferín, beuvericín) v množstvách nižších ako je schválená norma (0,5 mg/kg-1). V podmienkach in vitro bola ich koncentrácia až stonásobne vyššia, čo poukazuje na potenciálnu schopnosť populácií na Slovensku. Rizikovú produkciu in vivo, vyššiu než stanovuje norma, sme zaznamenali pri toxínoch druhu F. graminearum: deoxynivalenol (DON) a zearalenon (ZON). Potvrdili sme úlohu mykotoxínu DON pri patogenéze F. culmorum na pšenici a rezistenciu niektorých kultivarov k jeho kumulácii v priebehu dozrievania zrna. Porovnali sme dynamiku tvorby kyseliny fuzáriovej v priebehu ontogénezy húb Fusarium oxysporum f. ssp. lycopersici rôznej proveniencie s ohľadom na jej úlohu v patogenéze producentov na rajčiaku jedlom.
|
Cytoskelet a membránové štruktúry buniek v procese morfogenézy koreňa |
| Vedúca projektu: M. Čiamporová |
|
Riešitelia: F. Baluška, K. Dekánková, O. Erdelská, Z. Hanáčková, M. Hauskrecht, M. Ovečka
Doba riešenia: 1999 - 2001
Bunky koreňového vrcholu, najmä pokožkové bunky vytvárajúce koreňové vlásky sú vhodný modelový systém na štúdium morfogenetických procesov ako sú proliferácia, spôsob rastu a diferenciácia rastlinných buniek. Mikroskopia s imunofluorescenčnými a morfometrickými technikami sú vhodné prístupy na charakterizovanie chovania a úlohy štruktúrnych komponentov a asociovaných proteínových molekúl počas týchto procesov. Vyvinula sa nová technika semikvantitatívneho vyhodnocovania fluorescencie na determináciu fáz bunkového cyklu. V kombinácii s imunofluorescenciou umožňuje odhaliť vzťahy morfogenetických procesov k typu, veku a fáze bunkového cyklu. Výsledky ukazujú, že dynamický aktínový cytoskelet je nevyhnutný pre rýchle predlžovanie koreňových buniek ako aj pre iniciáciu a vrcholový rast koreňových vláskov. Naproti tomu mitotické delenia prebiehajú aj v rastlinách zbavených F-aktínu, avšak roviny delenia sú aberantné. Endomembrány pokožkových buniek sú dôležité pre iniciáciu koreňových vláskov. Proteíny asociované s aktínovým cytoskeletom (myozíny, profilíny, aktín-depolymerizujúce faktory) sú distribuované spolu s dynamickým F-aktínom vo vzťahu k štádiu diferenciácie bunky. Profilíny a niektoré MAP kinázy naznačujú úlohu v reťazcoch prenosu signálov medzi plazmatickou membránou, cytoskeletom a cytoplazmatickými komponentami, vrátane jadra, čo nakoniec vyúsťuje do vývinových mechanizmov zodpovedajúcich podmienkam prostredia.
