A szárazságtűrés élettani hátterének vizsgálata Arabidopsis modellnövényen és transzgenikus szárazságtűrő növények előállítása = Examinations of the Physiological Background of Drought Hardiness in Arabidopsis and Production of Transgenic Plants

Kivonat, rövid leírás

A kultúrnövények szárazságtűrése napjainkban igen égető probléma. Az öntözéshez használható édesvíz-készlet folyamatos csökkenése, a csapadékhiány és a globális felmelegedés egyre nagyobb szárazság-stressznek teszi ki termesztett növényeinket. Ebben a helyzetben fontossá vált a növények vízfelvevő és párologtató rendszerének minél jobb megismerése. A szárazságtűrés fenotípusa rendkívül komplex, összehangolt élettani működés eredményeként alakul ki. A tudomány fejlődésével különböző módokon próbálták növelni a növények szárazságtűrését. A molekuláris biológia előretörésével azonban egyre nagyobb szerepet kapnak a transzgenikus technikák, melyek segítségével könnyebben és gyorsabban megérthetőek azok a molekuláris szinten zajló folyamatok, melyek a növények szárazságtűrését döntően befolyásolják. Vizsgálataink során az Arabidopsis thaliana cv. Columbia cbp20 abszcizinsav (ABA) túlérzékenységet és szárazságtűrést okozó mutáció mechanizmusát, élettani következményeit vizsgáltuk. A mutáció az Arabidopsis At5g44200 génjében történt, ami a Cap Binding Protein 20 (CBP20) kódolja. Az nCBC működése az irodalomban publikált eredmények szerint növényekben nem létfontosságú, hiánya viszont a növény működését úgy változtatja meg, hogy az ABA-ra fokozottan érzékennyé és szárazságtűrőbbé válik. Ezt a kedvező fenotípust a gázcserenyílások gyors záródásával magyarázták, ami szintén ABA hatására következik be. A megváltozott RNS metabolizmus és vízháztartás a növény egyéb tulajdonságait csak kis mértékben érintik. Mivel a pleiotróp tulajdonságok ilyen kis fokúak, a mutáció gyakorlati hasznosítása is elképzelhető. Élettani kísérleteinkben nyomon követtük, a stresszmentes állapotban a mutáns csökkentett gázcseréjének milyen hatása van a növény hozamjellemzőire, fotoszintetikus aktivitására és a fotoszintetikus rendszer kapacitására. Megvizsgáltuk a normál állapotú, és a vízhiányos stressznek kitett növények élettani paramétereit, és azok változását. Mindemellett összehasonlítottuk a használt műszerek érzékenységét, és gyakorlati hasznosíthatóságukat is a vízhiányos állapot nyomon követésére. Munkánk során megvizsgáltuk, vajon előnyt vagy hátrányt jelent-e a genetikai változás egy heterogén növénypopulációban stresszhelyzet esetén. Célul tűztük ki a CBP20 ortológjának megtalálását paradicsomban, burgonyában és rizsben. Ezt követően géncsendesítő konstrukciókat hpoztunk létre génsebészeti eljárások segítségével, mely az Arabidopsis CBP20 génnel nagy homológiát mutató paradicsom, burgonya és rizs géneket csendesítik. Kísérleteink során egy rutinszerűen alkalmazható paradicsom génmanipulációs rendszert állítottunk be. Ehhez két különböző transzformációs rendszer honosítását terveztük, hogy összehasonlíthassuk azok hatékonyságát, illetve gyakorlati hasznosíthatóságát.