Projekti / Programi
Molekulske osnove interakcij med vinsko trto in fitoplazemskimi povzročiteljicami trsnih rumenic
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B006 |
Biomedicinske vede |
Agronomija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
BN, Ca. P. solani, C. roseus, efektorji, FD, fenotipizacija, funkcionalna genomika, miRNA, modeliranje, RNAseq, NGS, transkriptomika, trsne rumenice
Raziskovalci (15)
Organizacije (2)
Povzetek
Glavni cilj predlaganega projekta je signifikantno izboljšati naše razumevanje molekularne interakcije med vinsko trto (Vitis vinifera) in fitoplazemskimi povzročiteljicami trsnih rumenic (GYs) z integracijo raziskovalnih pristopov slovenskih in avstrijskih laboratorijev ter podporo vodilnih svetovnih laboratorijev v rastlinski fiziologiji in raziskavah fitoplazem – teh še vedno zelo slabo raziskanih rastlinskih patogenih bakterij z razreda Mollicutes. V tem projektu bomo izvedli zelo obsežno molekularno raziskavo, v kateri bomo uporabili naravni in modelni eksperimentalni sistem ter inovativno analizo podatkov za identifikacijo ključnih komponent rastlinskih odgovorov na okužbo s temi izjemno prilagojenimi bakterijami. Poleg zelo visoke znanstvene vrednosti pričakovanih rezultatov, bodo ti tudi neposredno uporabni v vinogradniških praksah za upravljanje s GYs.
Evropa je v svetovnem merilu glavni pridelovalec in izvoznik sadilnega materiala vinske trte ter vina. Ta ekonomski sektor, ki ima velik pomen tudi v Sloveniji in Avstriji, ogrožajo različne GYs, ki jih povzročajo taksonomsko nesorodne fitoplazme. V Evropi sta glavni GYs splošno razširjena navadna trsna rumenica ali počrnelost lesa, povezana s 'Candidatus Phytoplasma solani' (BNp), in zlata trsna rumenica, ki jo povzroča karantenska fitoplazma iz ribosomskih podskupin 16SrV-C in 16SrV-D (FDp). BN je postala v zadnjih 15 letih ena glavnih bolezni vinske trte, s stopnjo okuženosti v določenih območjih med 50 – 80 %. Poleg tega uporabljamo BNp tudi kot raziskovalni model, saj povzroča enaka bolezenska znamenja na vinski trti kot FDp, domnevno s podobnimi mehanizmi. S tem se izognemo težavam, povezanih s karantenskim statusom FDp.
V projektu bomo označili nihanje trenutnega vala bolezni BN v Avstriji in Sloveniji, tako da bomo ocenili stopnjo okuževanja in sestavo sevov v žuželčjih prenašalcih, alternativnih plevelnih gostiteljih in v vinski trti. Sestavo sevov bomo ovrednotili z označevalnimi geni. Seve bomo prenašali na vinsko trto in na modelno rastlino za raziskave fitoplazem – madagaskarski zimzelen (Catharanthus roseus). S tem bomo razširili obstoječo zbirko različnih, epidemiološko relevantnih sevov BNp v C. roseus. Podobno zbirko bomo v C. roseus pripravili tudi za seve FDp. Pr prenosu se bomo osredotočili na žuželčje prenašalce, cepilne tehnike in obogatitve fitoplazem. Na osnovi prvega koraka k gojenju fitoplazem, ki so ga opravili člani predlagane raziskovalne skupine, bomo molekularno določene seve BNp in FDp uporabili za izolacijo v akseničnih kulturah. Pridobljene izolate bomo nato uporabili v poskusih ponovnega okuževanja.
Da bi ugotovili variabilnost sevov BNp, bomo vzorce vinske trte in C. roseus, okužene z različnimi sevi BNp, sekvencirali. Sekvenciranje nove generacije nam bo predstavljalo osnovo za primerjalno genomiko skupine zelo sorodnih sevov, ki povzročajo različna bolezenska znamenja v C. roseus in omogočilo postavitev kataloga efektorskih molekul iz bližnje sorodnih sevov, prevladujočih sevov in sevov, ki povzročajo različna bolezenska znamenja. Izražanje potencialnih efektorjev in majhnih nekodirajočih snRNA bomo ocenili s primerjalnim izražanjem in planta. Izbor efektorjev in kandidatnih rastlinskih genov, ki potencialno vplivajo na razvoj fitoplazemske bolezni, bomo naredili po analizah izražanja in raziskavah rastlinskih odgovorov s pristopi funkcionalne analize z agrofiltarcijo listov vinske trte ter sledečo analizo nekaterih metabolitov, za katere je poznana povezava s fitoplazemskimi boleznimi. Stabilne transformacije z izbranimi bakterijskimi efektorji in rastlinskimi geni bomo ocenili glede njihovega fenotipa in genskega izražanja. Na ta način bomo izpolnili končni cilj projekta – določitve interakcije in ključnih točk napada fitoplazem v rastlini.
Vse rezultate projekta bomo uporabili za izdelavo izboljšanega modela sistema fitoplazma/gostitelj in njegove analize.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati zaključenega predlaganega projekta bodo pomembno prispevali k razumevanju molekularnih osnov rumenic vinske trte in k splošnemu vedenju o interakcijah med fitoplazmami, rastlinskimi gostitelji in žuželčjimi prenašalci. Te so še vedno zelo rudimentarne, predvsem zaradi majhne velikosti fitoplazem, njihovega nizkega titra in neenakomerne razporeditve po rastlini ter dejstva, da teh bakterij, ki so izjemno prilagojene svojim gostiteljem, še vedno ne znamo rutinsko gojiti v kulturah. Prepoznanje fitoplazem kot povzročiteljic bolezni številnih poljščin po vsem svetu, je pospešilo njihove raziskave. Z njimi smo v zadnjih letih pridobili nekaj fitoplazemskih genomskih sekvenc. Ti podatki bodo izhodišče za predlagano raziskavo efektorskih molekul in mikro miRNA vključenih v patogenezo. V raziskavah fitoplazem so se jih do sedaj le dotaknili. V projektu želimo tudi raziskati vsebine, ki v raziskave fitoplazem sploh še niso bile vključene, npr. funkcionalno genomiko. Prepričani smo, da bi pridobljeno znanje lahko razširili tudi na druge podoben interakcije med patogeni in gostitelji.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati predlaganega projekta bodo imeli neposredne posledice za praktično uporabo v kmetijstvu. Epidemiološka raziskava BNp bo lahko neposredno uporabljena v vinogradniški praksi pridelovalcev trte in vina, saj bodo rezultate lahko uporabili pri nadzoru prenašalcev in gostiteljskih rastlin BNp ter s tem preprečili širjenje te pomembne bolezni vinske trte za Slovenijo in Avstrijo. Na osnovi rezultatov bomo ustreznim uradnim organom lahko predlagali čezmejne ukrepe proti BNp. Odkriti potencialni označevalci bolezni BN pa se bodo lahko uporabili v zgodnji diagnostiki bolezni, še pred razvojem bolezenskih znamenj. Rezultati projekta bodo predstavljali trdno osnovo za boljše modeliranje bolezni, ki jo težko napovedujemo, zaradi zapletene interakcije med gostiteljem in patogenom. Rezultati funkcionalnih pristopov v projektu bodo lahko osnova za razvojne strategije pri vzgoji odpornih rastlin.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
