Projekti / Programi
Rastlinska fiziologija in biotehnologija
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 4.03.00 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
Bakterije, biokemija, biotehnologija, interakcije rastlina-škodljivi organizmi, elektronska mikroskopija, fitoplazme, hormoni, insekti, molekularne metode, rastlinska fiziologija, sekundarni metaboliti, tkivne kulture, virusi.
Raziskovalci (27)
Organizacije (2)
Povzetek
V okviru programa bomo "Rastlinska fiziologija in biotehnolgija" proučevali sledeči področji:
1. fiziologijo interakcij med rastlinami in drugimi organizmi, ter biologijo mikroorganizmov
2. razvoj modernih molekularnih pristopov v biotehnologiji kot sta diagnostika in produkcija sekundarnih metabolitov v tkivni kulturi.
1. V raziskavah se bomo osredotočili predvsem na proučevanje povzročiteljev bolezni kot so virusi, bakterije in rastlinojedi insekti, ki stopajo v interakcijo z agronomsko pomembnimi rastlinami (krompir, koruza, vrtnine, vinska trta, sadno drevje). Proučevali bomo tudi fitoplazme, ki so pomembne in razširjene povzročiteljice rastlinskih bolezni, hkrati pa izredno slabo pozanane, saj je njihovo interakcijo z rastlinami izredno težko raziskovati, zaradi njihove neenakomerne razporeditve v rastlini, počasnega prenosa iz rastline na rastlino in težavnega načina določanja.
Odziv rastlin na napad patogenih organizmov bomo proučevali na biokemijskem, molekularnem in histološkem nivoju. Z modernimi molekularnimi metodami kot sta PCR v realnem času in metoda mikrorastrov, ki omogoča sočasno zasledovanje ekspresije več sto genov, bomo ugotavljali spremembe v izražanju genov, ki jih povzroči okužba. Z analizo na viruse občutljivih in odpornih, tudi gensko spremenjenih sort, bomo skušali dobiti odgovor, kateri geni in posledično proteini, so ključni za odpornost pri proučevanih rastlinah. Na izražanje genov povezanih z obrambo vplivajo signalne molekule kot so rastlinski hormoni ter aktivne oblike kisika, zato bomo v naše raziskave vključili tudi analize teh substanc ter encimov, ki sodleujejo pri njihovem nastanku.
2. Zaradi realizacije evropske in slovenske zakonodaje o gensko spremenjenih organizmih (GSO) so potrebne primerne metode za določanja GSO. Nekatere so že razvite in se uporabljajo v rutinskih analizah, številne pa so še na nivoju temeljnih raziskav, saj je določanje transgenov včasih izredno zapleteno zaradi obdelave hrane in nizkih koncentracij DNA, poleg tega pa prihajajo na tržišče vedno novi GSO. V okviru programa bomo razvijali nove diagnostične pristope ter ugotavljali vpliv številnih parametrov, ki vplivajo na zanesljivost analiz. Tako se bomo posebno posvetili razvoju metod za nedovoljene GSO in procesiranih vzorcih z razgrajeno DNA, s PCR v realnem času. V sodelovanju s podjetjem BIA Separation bomo nadgrajevali metodo koncentriranja virusov na monolitnih kromatografskih nosilcih. Izpopolnili bomo metodi mikrorastrov in PCR v realnem času za namene molekularne diagnostike ter ugotavljanja kvalitativne in kvantitativne ekspresije genov v različnih sistemih (rastlina, mikroorganizmi, nevretenčarji, vretenčarji).
Rastlinske tkivne kulture so pomemben vir pridobivanja sekundarnih metabolitov. Nadaljevali bomo z raziskavami produkcije za farmacijo pomembnih snovi kot so saponini, ki se kot ekspektoranti uporabljajo za zdravljenje kašlja in bronhitisa in taksani, ki so eni od najučinkovitejših naravnih zdravil za zdravljenje več vrst raka. Raziskave tkivne kulture tise bomo uporabili za zasledovanje celične propustnosti in prehajanja aktivnih substanc preko celične plazmaleme. Zaradi onesnaževanja okolja in odpornosti insektov na sintetične insekticide se zanimanje za naravne insekticide izredno povečuje, zato bomo v tkivni kulturi bolhača spodbujali sinzeto insekticidov piretrinov.
Pomen za razvoj znanosti
Mehanizmi odziva rastlin na biotske stresne dejavnike so slabo poznani, kljub številnim razsikavam doma in v svetu. Poznavanje teh mehanizmov, skupaj s poznavanjem zapletenih ineterakcij med rastlinskimi patogenimi organizmi in njihovimi gostitelji pa je ključno za učinkovitejše reševanje problemov pri proizvodnji gospodarsko pomembnih rastlin. V programu smo take procese proučevali s sodobnimi molekulskimi tehnikami, povezanimi z biokemijskimi raziskavami. Glede na objavljene rezultate in njihovo odmevnost zaključujemo, da so naše raziskave že pomembno prispevale v zakladnico znanja na področju interakcij rastlina-škodljivi organizmi ter odpornosti rastlin. To znanje je osnova za vzgojo odpornih kmetijskih rastlin, kar omogoča boljši pridelek ob manjši uporabi kemijskih sredstev. Kompleksni pristopi k raziskavam izražanja genov z uporabo mikročipov so bili v raziskavi pionirsko uporabljeni za študij bolezni, ki jih povzročajo rastlinski virusi. V programu smo naredili pomemben korak k razvoju diagnostičnih metod patogenov z uporabo PCR v realnem času in CIM diskov. Z razvijanjem ustreznih metod za določanje gensko spremenjenih organizmov se enakopravno vključujemo v mrežo evropskih laboratorijev za določanje GSO (ENGL s sedežem v Ispri, Italija), zlasti pri pripravi standardnih referenčnih materialov in določanju nedovoljenih GSO.
Pomen za razvoj Slovenije
Naše raziskave interakcij med gospodarsko pomembnimi rastlinami in patogenimi organizmi so bile izvedene na slovenskih sortah rastlin, kar povečuje pomen dobljenih rezultatov za Slovenijo. Sodobne metode za detekcijo rastlinskih povzročiteljev bolezni, ki smo jih razvijali in vpeljevali za potrebe znanstvenih raziskav, smo v nadaljevanju v veliki meri prilagodili potrebam naročnikov - pridelovalcev, trgovcev in inšpekcijskijskih služb. Svoje znanje na področju molekulske biologije smo posredovali kot ekspertize za potrebe državne uprave, zlasti za Minsitrstvo za okolje in prostor ter za Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano in Fitosanitarno upravo. Zelo smo bili vpeti v projekte EU, tako raziskovalno kot tudi pri pomoči ustreznim službam pri implementaciji zakonodaje ob vstopu Slovenije v EU. Sodelovali smo pri pripravi zakonodaje in podrejenih predpisov na področju varstva rastlin in gensko spremenjenih organizmov. Na področju razvoja sistema biološke varnosti v Sloveniji smo nudili strokovno podporo Ministrstvu za okolje in prostor ter drugim pristojnim vladnim telesom. Člani oddelka so vključeni v znanstvene odbore za oceno tveganja za gensko spremenjene organizme. Poznavanje tehnologije transformacije rastlin je bilo osnova za razvoj akreditiranega laboratorija za določanje gensko spremenjenih organizmov, katerega dejavnost služi tako inšpekcijskemu nadzoru kot različnim podjetjem. Nekatere analize, ki uporabljajo sodobne molekulske metode (npr. mikročipi, PCR v realnem času) in so neposredno uporabne za analize industrijskih mikroorganizmov, smo v okviru programa že uporabili za uporabnike iz industrije iz vrst večjih farmacevtskih podjetij, kot tudi manjših biotehnoloških podjetij. Ob raziskavah izobražujemo študente na do- in podiplomski stopnji različnih študijev, predvsem biologije, mikrobiologije, agronomije in biotehnologije. Intenziven je tudi pretok naših raziskovalcev do različnih uporabnikov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
