Projekti / Programi
Vizualizacija in interpretacija podatkov o izražanju genov v interakciji krompir-virus
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
rastline, krompir, virus, biotske interakcije, mikromreže, analiza podatkov, vizualizacija podatkov,
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
19116 |
dr. Špela Baebler |
Biotehnologija |
Vodja |
2007 - 2008 |
313 |
Organizacije (1)
Povzetek
Poznavanje odnosa med rastlinami in povzročitelji bolezni je že dolgo predmet obsežnih raziskav, kajti le razumevanje tega odnosa omogoča iskanje ustreznih rešitev za zaščito rastlin pred povzročitelji bolezni. Mikromreže so zelo obetavno orodje za ugotavljanje izražanja genov v interakciji rastlina- povzročitelj bolezni, vendar pa je zaradi velike količine podatkov, ki jo pri tem dobimo, analiza in predvsem biološka interpretacija podatkov težavna. Orodja za vizualizacijo izražanja genov v okviru procesov in metabolnih poti, v katerih ti geni sodelujejo, lahko bistveno pripomorejo k interpretaciji podatkov.
V okviru projekta bomo vzpostavili kontrolo kakovosti podatkov, pridobljenimi z mikromrežami, prenos podatkov v javno dostopne baze po protokolu MIAME in integracijo javno dostopnih podatkov z našimi analizami. Z uporabo statističnih modelov bomo analizirali podatke, pridobljene v preliminarnih poskusih vpliva okužbe s krompirjevim virusom PVYNTN na izražanje genov krompirja. Tako bomo lahko identificirali gene, ki so različno izraženi glede na čas po okužbi in na virus različno občutljivo sorto.
Prilagodili bomo orodje za vizualizacijo podatkov izražanja genov MapMan za prikaz podatkov pridobljenimi z mikromrežami »TIGR potato 10k array«. V naslednji fazi se bomo osredotočili na procese, ki so vključeni v biotske interakcije. Najprej bomo pripravili razdelitev genov glede na procese v katerih sodelujejo, nato pa bomo s primerjavo podatkov o izražanju v različnih eksperimentalnih pogojih, naših in javno dostopnih eksperimentov, identificirali markerje za virusno okužbo pri krompirju. Ustreznost markerjev bomo validirali na različnih vzorcih z metodo PCR v realnem času.
Pomen za razvoj znanosti
Na osnovi raziskav izvedenih v okviru projekta smo izdelali robustno shemo analize podatkov cDNA mikromrež (Rotter s sod., 2008), ki smo jo uporabili pri analizi podatkov mikromrež krompirja in drugih organizmov.
Velik delež transkriptomskih raziskav pri rastlinah je bila opravljen pri navadnem repnjakovcu, ki je sicer dobra modelna rastlina, vendar pa v nekaterih primerih podatkov ne moremo direktno prenesti na poljščine. Krompir je četrta najpomembnejša poljščina, uporabna za prehrano, zato so raziskave pri tej rastlini še toliko bolj pomembne. Poleg tega je krompirjev virus Y najpomembnejši patogeni virus pri krompirju. Prilagoditev analize podatkov in vizualizacije izražanja genov v okviru bioloških procesov in metabolnih poti je znatno prispevalo k interpretaciji transkriptomskih podatkov za krompir.
Prilagoditev vizualizacije za takrat edine dostopne mikromreže za spremljanje izražanja genov pri krompirju, objavljena kot Open Acces članek (Rotter s sod., 2007) in na internetni strani orodja MapMan (http://www.gabipd.org/projects/MapMan), je imela zelo dober odziv v mednarodni raziskovalni sferi. Članek je bil v dobrem letu po objavi večkrat citiran, avtorji pa so tudi uporabili na novo pripravljeno mapiranje in shemo vizualizacije odgovora na biotski stres (npr. Reiwe s sod., 2007; Uppalapati s sod., 2009). Zato pričakujemo, da bo tudi mapiranje za nove mikromreže krompirja (POCI, Agilent) široko uporabljano.
Prilagoditev orodja za vizualizacijo nam je omogočila poglobljeno analizo transkriptomskih rezultatov, ki smo jih objavili v vrhunski reviji na področju znanosti o rastlinah. Prvi smo poročali o zelo zgodnjem odzivu rastline na inokulacijo z virusi na nivoju izražanja genov (Baebler s sod., 2009).
Poleg tega smo na podlagi teh analiz izbrali markerske gene, ki jih uporabljamo v nadaljnjih raziskavah ter kandidatne gene za funkcionalno analizo njihove vloge v odgovoru rastlin krompirja na okužbo z virusi.
Reference:
Baebler Š et al (2009) PVYNTN elicits a diverse gene expression response in different potato genotypes in the first 12 h after inoculation. Mol Plant Pathol 10 (2):263-275
Riewe D et al (2008) The Potato-Specific Apyrase Is Apoplastically Localized and Has Influence on Gene Expression, Growth, and Development. Plant Physiol. 147 (3):1092-1109.
Rotter A et al (2007) Adaptation of the MapMan ontology to biotic stress responses: application in solanaceous species. Plant Methods 3 (1):10.
Rotter A et al (2008) Finding differentially expressed genes in two-channel DNA microarray datasets: how to increase reliability of data preprocessing. OMICS. 12 (3):171-182.
Uppalapati SR et al (2009) Global Gene Expression Profiling During Medicago truncatula-Phymatotrichopsis omnivora Interaction Reveals a Role for Jasmonic Acid, Ethylene, and the Flavonoid Pathway in Disease Development. MPMI 22 (1):7.
Pomen za razvoj Slovenije
Čeprav so mikromreže zelo močno orodje raziskav, ne samo v rastlinski biologiji ampak tudi v mikrobiologiji, medicini in farmaciji, je njihova uporaba vezana na redke raziskovalne inštitucije. Razlog je kompleksnost samih postopkov hibridizacije in še bolj analize in interpretacije podatkov.
Slovenska farmacevtska industrija (predvsem Lek) je svoj interes za uporabo te tehnologije nakazala že z vključitvijo Konzorcij za opremo za pripravo in analizo bio-čipov v okviru Centra za funkcijsko genomiko in biočipe.
Izsledki pričujočih raziskav so bili izredno pomembni pri povezovanju Oddelka s podjetjem Lek, saj smo prav v času trajanja projekta sodelovali na 3 različnih projektih, ki so vključevali analizo mikromrež na različnih področjih produkcije in razvoja učinkovin.
Rezultati tega sodelovanja so tako prispevali k izkoriščanju potenciala tehnologije mikromrež v industriji in tako h gospodarski rasti in konkurenčnosti Republike Slovenije.
Rezultate projekta smo predstavili v okviru 3 vrhunskih mednarodnih člankov in na več mednarodnih znanstvenih srečanjih ter tako povečali prepoznavnost Republike Slovenije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
