Projekti / Programi
Rastlinska fiziologija in biotehnologija
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B310 |
Biomedicinske vede |
Fiziologija žilnih rastlin |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| B191 |
Biomedicinske vede |
Rastlinska biokemija |
| B390 |
Biomedicinske vede |
Fitotehnika, hortikultura, zaščita pridelka, fitopatologija |
Rastlinska fiziologija, biotehnologija, biokemija, patologija, hormoni, tkivne kulture, sekundarni metaboliti, koreninske kulture, transformacija, molekularne metode, virusi, bakterije, elektronska mikroskopija, serološke metode, biotesti
Raziskovalci (20)
Organizacije (1)
Povzetek
Laboratorij za fiziologijo rastlin in Center PLANTA povezujeta delo na področju rastlinske fiziologije in biotehnologije, kar omogoča izvedbo temeljnih raziskav, ki najdejo izpeljavo v uporabnih raziskavah za potrebe gospodarstva. Glavne smeri naših raziskav bodo:
1. študij fiziološkega odgovora rastlin na stres, ki ga povzročijo patogeni mikroorganizmi,
2. vzgoja rastlin odpornih na patogene (s pomočjo transformacije genov) in s tem v povezavi
3. raziskave rastlinskih patogenov in razvoj fito- diagnostičnih laboratorijskih metod, ter
4. študij produkcije farmacevtskih učinkovin v tkivni kulturi.
1. Zaradi izredno aktualne problematike o zaščiti rastlin pred škodljivci, bomo proučevali odgovor rastlin na patogene in transdukcijo signala v rastlinski celici. Bolezenski znaki s patogeni okuženih rastlin so podrobno opisani, fiziološki procesi, ki se sprožijo kot odgovor rastline na okužbo, pa so slabo poznani, zato tudi ne razumemo večine naravnih mehanizmov odpornosti. Raziskovali bomo vlogo hormonov pri infekciji, saj novejše raziskave kažejo, da so pomembne signalne molekule pri napadu patogenov in nadaljnem fiziološkem odzivu rastline. S pomočjo imunolokalizacije z elektronsko mikroskopijo bomo preučevali vlogo obrambnih in drugih preteinov in njihovo raporeditev v celicah pod vplivom jasmonske kisline ter virusne infekcije, kot induktorja stresa. Preučevali bomo tudi vlogo rastlinskih hormonov (jasmonatov, citokininov in avksinov) pri rasti in razvoju rastlin, ter nekatere druge fiziološko pomembne substance kot so fotosintetski pigmenti, encimi in substance, ki so produkt sekundarnega metabolizma.V ta namen se bomo poslužili različnih biokemijskih metod, kot so imunoafinitetna kromatografija, tekočinska kromatografija visoke ločljivosti, spektrofotometrija, elektroforeza.
2. S pomočjo genske transformacije rastlin bomo v rastline vnesli rezistenco na patogene mikroorganizme in druge rastlinske škodljivce. Pri tem bomo uporabili molekularne metode in tehnike tkivnih kultur. Do sedaj vzgojene transgene rastline bomo preverili na DNA in RNA nivoju ter z različnimi testi ovrednotili nivo pridobljene odpornosti na patogene. Gensko modificirane rastline, odporne na patogene bomo uporabili za študij fiziologije odpornosti, saj bodo odličen modelni sistem za sledenje fizioloških sprememb v primerjavi z izvornimi, za patogene občutljivimi rastlinami.
3. Nadaljevali bomo z raziskavami patogenih mikroorganizmov in virusov kot so bakterije, virusi in fitoplazme, ter z njihovo detekcijo in identifikacijo. V ta namen bomo razvijali in uporabljali različne metode kot so: elektonska mikroskopija, serološke tehnike, profil maščobnih kislin in tehnike molekularne biologije.
4. Izbrane farmacevtsko pomembne rastline bomo vnesli v tkivno kulturo in na ta način vzgojili kalusne ali druge kulture. Nekatere od njih bomo transformirali z bakterijo Agrobacterium rhizogenes in na ta način vzgojili laskaste koreninske kulture. Vzpostavili bomo različne biokemijske metode določanja izbranih metabolitov, kot so HPLC, ELISA, spektrofotometrične in elektroforetske, ter sledili njihovo vsebnost v kulturah primernih za industrijsko produkcijo sekundarnih metabolitov pomembnih v proizvodnji zdravil.
Pomen za razvoj znanosti
Biotehnologija je veda, ki se v svetu najhitreje razvija. Preučevanje rastlinskih rastnih regulatorjev in njihove interakcije s patogenimi organizmi, vzgoja rastlin z novimi lastnostmi, detekcija patogenov, so področja, ki preko temeljnih raziskav vodijo do gospodarsko pomembnih učinkov. Poznavanje fiziološkega odgovora rastlin pa je osnova za načrtovanje učinkovite obrambe oziroma vzgoje odpornih rastlin. Raziskave o vlogi substanc rastlinskega izvora, kot so rastni regulatorji (predvsem jasmonatov kot sekundarnih sporočevalcev), bodo poglobile znanje o mehanizmu tega odgovora. Pridobljeno osnovno znanje pa bo osnova za aplikativno delo. Vzgoja transgenih rastlin in produkcija sekundarnih metabolitov v tkivnih kulturah sta v samem centru hitro razvijajočih se biotehnoloških metod za produkcijo farmacevtskih in drugih industrijsko pomembnih učinkovin in za aplikacijo v kmetijstvu. Detekcija patogenov spremlja vse dosedaj omenjene raziskave, poleg tega pa je razvoj detekcijskih metod pomemben za testiranja karantenskih bolezni rastlin. Podatki o patogenih virusih, bakterijah in fitoplazmah v Slovenskem prostoru pa bodo dopolnili svetovno zakladnico znanja in omogočili Sloveniji enakopravnejše delovanje v evropskih in svetovnih organizacijah za varstvo rastlin kot sta FAO in EPPO v kateri smo že vključeni.
Pomen za razvoj Slovenije
Rastlinska fiziologija in biotehnologija sta področji, ki se medsebojno učinkovito dopolnjujeta. Poznavanje procesov v rastlinah in njihovega odziva na zunanje dejavnike, kot so patogeni, pomeni lažje in učinkovitejše reševanje problemov pri proizvodnji gospodarsko pomembnih rastlin. Poznavanje odziva rastlin na stres (biotski) je nujen za vzgojo odpornih kmetijsko pomembnih sort, kar omogoča zmanjševanje uporabe kemičnih sredstev in povečuje pridelek. K istemu cilju pripomore vzgoja transgenih rastlin, odpornih na patogene organizme. V raziskave so vključene slovenske sorte, kar povečuje pomen raziskav za Slovenijo. Vse več proizvodov pomembnih za farmacevtsko industrijo se pridobiva s pomočjo biotehnoloških metod. V naših raziskavah bomo poskusili z različnimi raziskovalnimi pristopi povečati produkcijo rastlinskih metabolitov za katere je zainteresirana naša farmacevtska industrija. Ob tem poteka intenzivno izobraževanje na do in podiplomski stopnji in pretok raziskovalcev k uporabnikom, predvsem v tovarno zdravil KRKA in Semenarno Ljubljana, kakor tudi na Univerzo. Razvoj in uporabo modernih metod za detekcijo rastlinskih patogenov uporabljamo za potrebe pridelovalcev, uvoznikov in inšpekcijskijske službe. V zadnjih letih je bilo izdelanih nekaj postopkov za rutinsko fitodiagnostiko z laboratorijskimi tehnikami, po vzoru najnaprednejših Evropskih laboratorijev, ki služijo tako direktno gospodarstvu (kontrola zdravstvenega stanja rastlin iz uvoza, kakor tudi domače proizvodnje), kot Republiškemu inšpektoratu za kmetijstvo, gozdarstvo, lovstvo in ribištvo, ter službi za varstvo rastlin pri Ministrstvu za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano. V prihodnje pa se bo ta dejavnost še intenzivirala, saj za približevanje Evropske unije potrebujemo široko znanje na področju varstva rastlin, ki ga bo možno uporabiti za izpeljavo smernic in direktiv Evropske unije. Raziskave na področju rastlinskih virusov, bakterij in fitoplazem pa se del te dejavnosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
