Kutatás

Genetikai és Molekuláris Biológiai Tanszék

1. Agrobaktérium rezisztencia szőlőben

1.1. Egy természetes agrobaktérium rezisztencia genetikai térképezése

A legtöbb agrobaktérium hatékony növényi patogén. A fertőzés során egy DNS-szakaszt juttatnak a növényi genomba, ami folyamatos hormon túltermelést, végül egy tumor (gyökérgolyva) kialakulását eredményezi. Ezzel a tünettel az agrobaktériumok komoly károkat okozhatnak fás szárú ültetvényekben, szőlőn, almafákon vagy csonthéjas gyümölcsfákon. Vegyszeres védekezés e patogének ellen nem lehetséges, ezért szükség lenne gyökérgolyva rezisztens fajták létrehozására. Az európai szőlőfajták (Vitis vinifera) mind fogékonyak a betegségre, de néhány vad szőlőfajban, mint a V. amurensis, kialakult rezisztencia. Ezt a természetes rezisztenciát bekeresztezték V. vinifera fajtákba és bizonyították, hogy domináns, egygénes, mendeli módon öröklődik.

Célunk a Vitis amurensis szőlőből származó agrobakterium rezisztencia genetikai és molekuláris növényélettani alapjainak feltárása.



Egy rezisztens és egy fogékony szőlőfajta keresztezéséből származó hibridcsalád egyedeit jellemezzük baktériumokkal való fertőzéssel és a rezisztenciával kapcsolt DNS-markerek (RAPD, SSR, SCAR) azonosításával. Azokat a DNS-markereket keressük, amelyek közel helyezkednek el a rezisztenciagénhez, és így fel lehet őket használni a gén azonosítására. Az ilyen DNS-markerek azonosítása nagyban elősegíti a betegségnek ellenálló szőlőfajták klasszikus módszerekkel történő nemesítését (marker assisted selection) és hosszabb távon lehetőséget nyújt a rezisztenciagén izolálására is.


A: Agrobacterium fertőzés utáni tumor szőlőn
B: a rezisztens egyedeken nem alakul ki tumor

Az elmúlt években kimutattuk, hogy a rezisztenciagén (Rcg1) a 15. kromoszóma 7,87 és 9,31 Mb közötti szakaszán helyezkedik el. Jelenlegi munkánkban folytatjuk a rezisztenciához kapcsolt DNS-markerek keresését, hogy elkészítsük a régió nagy felbontású genetikai térképét, ami lehetővé teszi az Rcg1 gén izolálását.

Az Rcg1 régió genetikai térképe. Felül: a Pinot noir genomszekvencia megfelelő szakasza.


Azt várjuk, hogy sikerül azt a gént vagy egy génnek azt az allélját azonosítanunk, amely felelős a gyökérgyolyva rezisztencia kialakulásáért. Ez a gén jól hasznosítható, ha be akarjuk juttatni a gyökérgolyva rezisztenciát szőlőbe vagy más mezőgazdaságilag fontos növénybe (alma, csonthéjasok) biotechnológiai módszerekkel. Ha a megismert gén megtalálható ezekben a növényekben, és a rezisztencia kialakulásáért egy funkciónyeréses mutáció felelős, akkor egy fajazonos gén módosításával lehetséges volna a rezisztencia kialakítása ezekben a fajokban is.



Amikor a munka során a rezisztenciagén szekvenciáját és funkcióját elemezzük és vizsgáljuk, hogy a rezisztencia kialakulását a T-DNS bejuttatásában, integrációjában, vagy a génexpresszióban található gátlás okozza-e, akkor az általános növényi molekuláris biológiai ismereteinket is gyarapítjuk.

1.2. Mesterséges agrobaktérium rezisztencia

Az agrobaktériumok patogén talajbaktériumok, amelyek transzgenikus tumor szövetet (gyökérgolyva) hoznak létre a legkülönfélébb növényeken. A baktériumból a növénybe jutó T-DNS hormon bioszintézis géneket hordoz, és a hormonok (auxin, citokinin) túltermelése okozza a sejtburjánzást. Ha a hormontermelést meg lehetne akadályozni, akkor a gyökérgolyva sem alakulna ki a fertőzött növényen.

A „silencing” technológiára alapozva kísérleteket végzünk a T-DNS onkogének (iaaM, iaaH) expressziójának gátlására rövid, kettős szálú RNS szerkezetek (siRNS) átírását biztosító konstrukciókat tartalmazó transzgenikus növények segítségével. Egy ilyen kontroll kísérlet eredményét mutatja az alábbi ábra. A nem "védett" dohánynövényhez képest (A) a géncsendesítő konstrukciót tartalmazó növényen alig alakul ki tumor (B). Célunk olyan speciális konstrukciók létrehozása, amelyekkel szőlőben a legtöbb A. tumefaciens és A. vitis törzzsel szemben kialakítható a rezisztencia.




EGYÜTTMŰKÖDŐ PARTNEREK:
Dr. Szegedi Ernő Szőlészeti és Borászati Kutatóintézet, Kecskemét
Dr. Kozma Pál, Szőlészeti és Borászati Kutatóintézet, Pécs
Dr. Oláh Róbert, Corvinus Egyetem, Kertészettudományi Kar, Genetika és Növénynemesítés Tanszék

DIPLOMADOLGOZATOK:
Kuczmog Anett (2006) Lisztharmat és peronoszpóra rezisztenciával kapcsolt RAPD markerek jellemzése
Galambos Anikó (2007) Agrobacterium vitis rezisztencia kialakítása az iaaM szekvencia segítségével
Horváth Szabina (2011) Agrobacterium rezisztencia térképezése szőlőben
Cseh Attila (2012) Agrobacterium rezisztens növények létrehozása géncsendesítéssel

PhD DOLGOZATOK:
Kuczmog Anett (2012.) Agrobacterium rezisztencia térképezése szőlőben
Galambos Anikó (2014) Természetes és mesterséges agrobaktérium rezisztencia vizsgálata szőlőben

PUBLIKÁCIÓK
Anett Kuczmog, Anikó Galambos, Szabina Horváth, Anikó Mátai, Pál Kozma, Ernő Szegedi, Péter Putnoky (2012) Mapping of crown gall resistance locus Rcg1 in grapevine. Theor Appl Genet 125:1565–1574.

Anikó Galambos, Anikó Zok, Anett Kuczmog, Róbert Oláh, Péter Putnoky, Walt Ream, Ernő Szegedi (2013) Silencing Agrobacterium oncogenes in transgenic grapevine results in strain-specific crown gall resistance Plant Cell Reports 32:1751–1757.



2. Virológia

A Virológiai Kutatócsoport honlapja