NFKI FK 124871, A sötétben kialakuló növényi védelmi válaszreakciók finomhangolása: a szalicilsav, a jázmonsav és az etilén szabályozó szerepe. 2017-2021

NFKI K 125265, Glutation transzferázok mint redox közvetítők? 2017-2021.

NFKI K 120383, Új regulátorok a gyökérrendszer módosulása során: a nitrogén-monoxid- és fitohormon-függő jelek szerepe és kapcsolatuk. 2016-2020.

NFKI PD 121027, Redox állapot változása hormonális- és stressz kezelések esetén. 2016-2019.

NFKI PD 120962, Morfológiai adaptációtól növekedésgátlásig: a nehézfém-indukált nitro-oxidatív stressz szerepe a növények gyökérfejlődésében. 2016-2019

NFKI K 109719, A gabonafélék új modellnövénye, a szálkaperje gyökerében zajló szervfejlődési és sejtosztódási folyamatok kapcsolata. 2013-2018

NFKI PD 112855, A szalicilsav indukálta programozott sejthalál összehasonlító vizsgálata fényben és sötétben paradicsomban: az etilén és a reaktív oxigén- és nitrogénformák szerepe. 2015-2017

NFKI K 105956 Redox homeosztázis só- és ozmotikus stressz alatt. 2012-2016

NFKI K 101243 Szalicilsav és sóstressz-indukált programozott sejthalál mechanizmusainak összehasonlítása paradicsomban. 2012-2015.

OTKA PD100504 A nehézfém-indukált gyökérmorfológiai válaszok jelátvitele keresztesvirágúakban (Brassicaceae): a modelltől a haszonnövényig. 2012-2014

OTKA K 81471 A sztómaműködés szabályozása a növényi immunválasz során. 2010-2013

OTKA CNK 80988 A búza alkalmazkodóképességének javítása a szélsőséges időjárási viszonyokhoz. 2010-2013

A sötétben kialakuló növényi védelmi válaszreakciók finomhangolása: a szalicilsav, a jázmonsav és az etilén szabályozó szerepe.
NFKI FK 124871 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Poór Péter

A project kezdete és vége: 2017. 12. 01. - 2021. 11. 30.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A bakteriális és gombafertőzések által kiváltott növényi fertőzések súlyos és gazdaságilag káros problémát jelentenek világszerte, így hazánkban is. Azért, hogy a növények csökkentsék a kórokozók által okozott káros hatásokat, jól kifinomult védekezési folyamatokat fejlesztettek ki, melyeket növényi hormonok szabályoznak. Érdekes módon, ez a növényi védekezés eltérő lehet sötétben és fényben. Azonban a növényi hormonok és a hormonkölcsönhatások által szabályozott élettani folyamatok még kevésbé ismertek ezen folyamatokban. A pályázat fő célkitűzése, hogy összehasonlítva megvizsgálja, hogy a fény és a sötét hogyan hat a flagellin (bakteriális csilló alkotója), kitozán (gombasejtfal fragmentum) illetve baktérium- (koronatin) és gombatoxin (fumonisin B1) által kiváltott növényi védekezési folyamatokra vagy a sejthalálra a mezőgazdaságilag is fontos paradicsom növényekben. Mi a különbség a paradicsomnövények élettani válaszaiban a két eltérő környezeti feltétel hatására? A kutatás részben megválaszolja azt a kérdést, hogy miért lehetnek különbözőek a patogéntámadást követően a növények védekezési folyamatai fényben és sötétben.

Summary in English:
Plant diseases triggered by bacterial or fungal infections cause serious problems around the world, thus in Hungary also. To minimize the attack of pathogens, plants have evolved sophisticated defensive mechanisms which are mediated by phytohormones. Interestingly, the regulation of plant defence signalling seems to be different in light and dark conditions. However, the role of plant hormones and hormone crosstalk-induced physiological responses is still unclear in this process. The main question of this project is how the light or darkness affects flagellin (the main constituent of bacterial flagella), chitosan (fungal cell wall fragments), bacterial- (coronatine) and fungal toxin (fumonisin B1) induced defence or cell death in tomato plants. What is the difference between the physiological responses of tomato plants under these two environmental conditions? This research will partly answer the question, why plant defence against microorganisms can be different in the light and dark.

Glutation transzferázok mint redox közvetítők?
NFKI K 125265 kutatási pályázat
Vezető kutató: Mainé Dr. Csiszár Jolán

A project kezdete és vége: 2017. 09. 01. - 2021. 08. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A sejtek növekedéséhez szükséges energiaszolgáltató anyagcsere folyamatok közé redukciós-oxidációs (redox) reakciók is tartoznak. A növényi sejtek erősen redukált állapotot tartanak fenn, amely azonban környezeti stressz hatásokra oxidáltabbá válik. Kutatási programunkban egy nemrégen kifejlesztett fluoreszcens riporter módszer alkalmazását tervezzük (roGFP technológia) a gyökerek különböző részeinek, sejtjeinek redox állapotának monitorozására. A redox érzékeny zöld fluoreszcens proteint az Arabidopsis thaliana modell növénybe juttatták be. A roGFP-t kifejező lúdfű növényekkel végzett vizsgálatok során a gyökerek egyes részeinek redox állapotában jelentős különbségeket találhatunk. Célunk ennek a módszernek bioszenzorként történő alkalmazása a fejlődéssel illetve a magas só- és ozmotikus stressz válaszokkal kapcsolatos redox változások kimutatására. Különböző redox állapottal rendelkező sejttípusokat tervezünk kiválasztani további, molekuláris biológiai vizsgálatokra. Számos egyéb modern technológiát kívánunk használni. A sejteket extra vékony metszetekből lézer-disszekciós mikroszkóp segítségével kivágjuk és néhány sejtet összegyűjtve igen érzékeny nukleinsav kimutatási módszerekkel tanulmányozzuk a sejtszintű molekuláris mechanizmusokat. Munkánk során a stressz elleni védekezésben fontos glutation transzferáz enzimek közül választva tanulmányozzuk azok redox állapottól függő kifejeződését paradicsom és lúdfű növényeken.

Summary in English:
Reduction - oxidation (redox) reactions are fundamental metabolic processes through which cells convert and distribute the energy for maintenance of growth. Plants maintain a highly reduced cellular redox state, but during environmental stresses it may become more oxidized. Our research program targets the adaptation of a recently developed fluorescent reporter system (roGFP technology) to monitor redox state of different parts, tissues of roots. The fluorescent protein was introduced into Arabidopsis thaliana model plant. Investigations of roGFP containing plants revealed that the redox state in different parts of roots shows significant diversity. We want to employ this technique as biosensor to monitor the redox state in relation to development and response to high salinity and osmotic stress. Specific cell types with different redox state will be selected and used for molecular biological investigations. For this purpose several other modern technologies will be adopted. The cells will be collected by laser dissection microscopy from thin root sections and extremely sensitive nucleic acid amplification- and detection methods will be used for analysis of cellular molecular processes.

Új regulátorok a gyökérrendszer módosulása során: a nitrogén-monoxid- és fitohormon-függő jelek szerepe és kapcsolatuk.
NFKI K 120383 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Kolbert Zsuzsanna

A project kezdete és vége: 2016. 10. 01. - 2020. 09. 30.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A gyökérzet sok tekintetben kiemelt jelentőségű növényi szerv, hiszen a rögzítésen túl biztosítja a víz- és tápanyagfelvételt, sőt az alkalmazkodást is. A helyhez kötött növények gyökérzetük szerkezetének, vagyis a fő- oldal- és mellékgyökerek számának és hosszának módosítása révén képesek alkalmazkodni a környezetük változásaihoz. A környezetszennyezés révén, a talajokban felhalmozódó nehézfémek bizonyos koncentrációi a gyökérnövekedést úgy módosítják, hogy egy kevésbé mélyre hatoló ám oldalirányban jobban elterülő szerkezet alakuljon ki. Ezt a növekedési változást stressz-indukált morfogenetikai válasznak (SIMV) nevezzük. Ennek a növekedési átprogramozódásnak a szabályozása összetett, növényi hormonok és jelmolekulák kapcsolata határozza meg. Ismert az, hogy a nehézfémek a talaj felső rétegeiben halmozódnak fel, vagyis eloszlásuk a talajban nem homogén. Munkánk egyik célja, hogy összehasonlítsuk a homogén és az inhomogén nehézfém terhelés hatását a SIMV megjelenésére és az ennek hátterében húzódó jelátviteli folyamatokra. Ehhez a munkához mezőgazdasági modellnövényként a búzát és a repcét használjuk. Egy másik izgalmas kérdésünk, hogy ez a nehézfémek hatására megjelenő gyökérnövekedési válasz és a jelátviteli háttérfolyamatok hozzájárulnak-e az egész növény tűréséhez? Ennek felderítése érdekében különböző mértékben nehézfém felhalmozó és tűrő növényfajokat vizsgálunk. További kísérleteinkben új növényi hormonok SIMV-et szabályozó szerepét tanulmányozzuk. Ez a széleskörű, elméleti és gyakorlati szempontokat is figyelembe vevő kutatás reményeink szerint hozzájárul egy több tekintetben is lényeges növényi szerv, a gyökér növekedés-szabályozásának jobb megértéséhez.

Summary in English:
The root system is in many ways a priority plant organ, since besides anchorage it ensures water and nutrient uptake, acclimatization. Plants as sessile organisms are able to adapt to the environmental changes through altering their root system architecture, namely modifying the number and the length of their primary, lateral and adventitious roots. The accumulation of heavy metals in the soils through environmental pollution modifies the root growth forming a less penetrating rather horizontally oriented root system. This developmental alteration is called stress-induced morphogenic response (SIMR). The regulation of this growth reprogramming is complex and is determined by interactions of plant hormones and signals. It is known that heavy metals are accumulated in the topsoil layers, meaning that their distribution within the soil is not homogeneous. One goal of our study is to compare the effect of the homogeneous and inhomogeneous heavy metal exposure on the emergence of SIMR and on the background signalling. For this work, wheat and rapeseed as agricultural model crops are used. Another exciting question is, whether the heavy metal-induced root growth responses and the background signal mechanisms contribute to the heavy metal tolerance of the whole plant? In order to explore this, plant species varying in heavy metal accumulation and tolerance are examined. Our additional experiments examine the role of new plant hormones regulating root SIMR. This wide-scale study dealing with both theoretical and practical considerations hopefully contributes to the better understanding of the growth regulation of the root system being in many respects a relevant plant organ.

Redox állapot változása hormonális- és stressz kezelések esetén.
NFKI PD 121027 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Horváth Edit

A project kezdete és vége: 2016. 11. 01. - 2019. 10. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A növények helyhez kötött életmódja miatt kulcsfontosságú a gyökérzet szerepe, amelynek folyamatos növekedése, fejlődése nemcsak a talajban való rögzítést, hanem a víz- és tápanyagfelvételt is biztosítja. A gyökér növekedését a gyökér csúcsában lévő sejtek osztódása és differenciálódása tartja fenn. Ehhez az energiát a sejtek számára redukciós-oxidációs (redox) reakciók biztosítják, amelyeket azonban kedvezőtlen környezeti faktorok, stresszorok kibillenthetnek az egyensúlyi állapotukból. Környezeti stressz hatására gyakran reaktív oxigénformák akkumulációját figyelhetjük meg és ezért a sejtek az optimálistól eltérően, sokkal oxidáltabb állapotba kerülhetnek. Ez a változás, amellett hogy kedvezőtlenül hat a sejtek életképességére, részét képezheti a stresszorhoz történő kezdeti alkalmazkodásnak is, amely hozzájárul a növény sikeres túléléséhez. Kutatási programunkban egy nemrég kifejlesztett módszer alkalmazását tervezzük (roGFP technológia) a gyökerek különböző részeinek redox állapotának monitorozására. A redox érzékeny zöld fluoreszcens protein (roGFP) segítségével vizsgálnánk stressz- és növényi növekedésszabályozók hatására kialakuló redox változásokat lúdfű (Arabidopsis thaliana) modell növényben. Eltérő redox válaszokat kiváltó kezeléseket tervezünk kiválasztani, és a nukleinsavak kimutatására használt érzékeny módszerek segítségével tanulmányozzuk a megfigyelt változásokban szerepet játszó gének működését. Ezen módszerek kombinálásával várhatóan jobban megismerjük a gyökerek növekedését szabályozó elemeket.

Summary in English:
Plants are sessile organisms and in this way the continuous growth and development of root system has a central role not only in anchoring but also in maintaining uptake of water and inorganic ions. Continuous root growth and development are sustained by cell proliferation and differentiation in the tip of roots. Reduction - oxidation (redox) reactions are fundamental metabolic processes for maintenance of growth which can be disturbed by adverse environmental factors and stressors. Most environmental stresses involve enhanced accumulation of reactive oxygen species and therefore cells may become more oxidized. This change, beside its unfavourable effect on cell viability, can be part of the acclimation to the stressor which can support successful survive of the plant. Our research program targets the adaptation of a recently developed fluorescent reporter system (roGFP technology) to monitor redox state of different parts of roots. Using the redox-sensitive green fluorescent protein (roGFP) we would like to investigate the stress- and plant growth regulator related redox changes in Arabidopsis thaliana model plant. We are planning to select treatments which induce different redox responses to study the changes of genes which can play role in the observed changes by sensitive nucleic acid amplification- and detection methods. Expectedly by the combination of these methods we could recognise more regulatory elements involved in root growth.

Morfológiai adaptációtól növekedésgátlásig: a nehézfém-indukált nitro-oxidatív stressz szerepe a növények gyökérfejlődésében.
NFKI PD 120962 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Feigl Gábor

A project kezdete és vége: 2016. 10. 01. - 2019. 09. 30.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A növények gyökere kitüntetett szereppel bír az egész növény életének szempontjából. Helyhez kötött életmódjukból fakadóan a növények számos módon kénytelenek és képesek reagálni az őket ért stressz hatásokra. Ilyen környezeti stressz az elsősorban emberi tevékenységnek köszönhető nehézfém szennyezés, ami súlyosságától függően eltérő módon hat a növények életére. Alacsony mennyiségű nehézfém hatására a növények képesek a gyökérrendszerük növekedését megváltoztatni, így alkalmazkodva egy kevésbé mélyre hatoló ámde elágazóbb szerkezetet kialakítani. Magas koncentrációban a nehézfémek látványosan gátolják a gyökér növekedését, így limitálva a víz- és tápanyagfelvételt, kihatva ezzel az egész növény életére, fejlődésére. A gyökér fejlődését bonyolult, számtalan összetevőből álló jelátviteli rendszer szabályozza, amit több ponton képesek megzavarni a különböző stresszorok, így a nehézfémek is. A belső egyensúly felborulása olyan módosulásokat okoz, amik megzavarják a gyökeret alkotó sejtek normális működését, így annak növekedése módosul vagy épp gátlódik. Munkám egyik célja a nehézfémek, mint stresszorok különböző eloszlásának és mennyiségének vizsgálata mezőgazdasági növények gyökérnövekedésére, valamint az ezen változások hátterében álló nitro-oxidatív stressz-függő fehérjemódosulások feltérképezése, azok szerepének meghatározása. Ehhez kapcsolódik munkám másik fő célkitűzése: a mezőgazdaságban felhasználható szennyvizek (törvényileg szabályozott) nehézfémtartalmának hatásának vizsgálata a haszonnövények gyökérnövekedésére és ezen kombinált nehézfém kezelésre adott válasz mögött húzódó folyamatok felderítése.

Summary in English:
he root has a special role in terms of the whole life of the plant. Since they live their entire lives in the same spot, they are able and (at times) forced to react in many ways to the stress factors they face. An example of such a stress factor is heavy metal pollution. Mostly due to human activity, pollution affects their lives in different ways, depending on severity. Plants can change the growth and development of their root system due to low-concentration of heavy metal stress, thereby adjusting and forming a less deep and more branched structure. In higher doses, heavy metals can spectacularly inhibit root growth, in order to limit the water- and nutrient uptake, affecting the growth and life of the whole plant. Root development is regulated by a complex signal transduction system with numerous components, which can be disturbed by stressors, like heavy metals in many different ways. The internal imbalance can lead to modifications which hinder the normal function of the cells in the roots, causing its growth to become altered or even inhibited. One of the aims of my work is the investigation of the effect of the concentration and distribution of heavy metals as stressors on the root development of crop plants, together with the exploration and determination the role of the underlying nitro-oxidative stress-dependent protein modifications. This is connected to the another main objective of my proposed project: the examination of the effect of the heavy metal content (as regulated by the law) of sewage used in agriculture on the root development of crop pants, and the study of the fundamental mechanisms behind the responses to combined heavy metal stress.

A gabonafélék új modellnövénye, a szálkaperje gyökerében zajló szervfejlődési és sejtosztódási folyamatok kapcsolata.
NFKI K 109719 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Györgyey János

A project kezdete és vége: 2013. 09. 01. - 2018. 04. 30.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
Már a XX. század közepén meg kellett tanulnunk, hogy a növényi sejtek függetlenebbek az állati sejteknél, és a növényi sejtek fenntartják a totipotenciát, a képességet arra, hogy visszaváltozzanak élettanilag differenciált állapotukból osztódó sejtté, ami a funkcionális megfelelője a nemrégiben felfedezett emberi és állati őssejteknek. A növényi sejtekben ez a változás a sejtciklus reaktiválása útján megy végbe. Ezen pályázatban a szálkaperjének (Brachypodium distachyon L.), a fűfélék, köztük a fontos gabonanövényeink modellnövényének előnyeit kihasználva szeretnénk megtudni, hogyan alakul a válasz az “osztódni vagy differenciálódni” kérdésre a növényi sejtekben. Vizsgálatunk tárgyául gyökérfejlődés folyamatát választottuk, mert az erős és hatékony gyökérzet kulcsfontosságú szerepet játszik gazdasági növényeink túlélésében szélsőséges környezetei körülmények között.

Summary in English:
As early as in the middle of the XX century we had to learn that plant cells are more autonomous than animal cells and plant cells maintain totipotency, a capability to return from differentiated physiological state to meristem cell state which is the functional equivalent of the recently discovered stem cells of animals and human. This transition takes place in plant cells via reactivation of their cell cycle. In this proposal we take the advantage of Brachypodium distachyon, a model plant for grass species including important crop plants as well, to understand how this question of “to divide or to differentiate” is regulated in plant cells. Root development was chosen as the developmental process to study because a strong and efficient root system is also extremely important for the survival of our crop plants under stressful environmental conditions.

A szalicilsav indukálta programozott sejthalál összehasonlító vizsgálata fényben és sötétben paradicsomban: az etilén és a reaktív oxigén- és nitrogénformák szerepe.
NFKI PD 112855 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Poór Péter

A project kezdete és vége: 2015. 01. 01. - 2017. 12. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A programozott sejthalál (PCD) genetikailag determinált természetes folyamat, amelyet sajátos fiziológiai, biokémiai és morfológiai változások kísérnek mind az állatokban, mind pedig a növényekben. PCD kialakulhat az egyedfejlődés során (pl. levél morfogenezis, szeneszcencia) és a környezet által (pl. patogéntámadás, hiperszenzitív reakció) is, amelyet számos hormon szabályozhat, úgymint például a szalicilsav és az etilén. A szalicilsav (SA) mind a PCD, mind pedig a növényi védekezés kulcsszereplője, amelynek hatása azonban fényfüggő. A pályázat keretén belül azt vizsgáljuk, hogy a fény és a sötétség hogyan hat az SA által indukált PCD folyamataira paradicsom növényekben, és mi a szerepe ebben a folyamatban a növekedés szabályozó poliaminoknak, a növényi hormon etilénnek és a stressz jelátvitelben szereplő reaktív oxigén- (ROS) és nitrogénformáknak. Emellett megvizsgáljuk a különböző sejtkompartmentumok, az endoplazmatikus retikulum (ER) és a mitokondrium szerepét az SA kezeléseket követően fényben és sötétben, valamint a kapcsolatot az ER stressz, az ER-en elhelyezkedő Bax Inhibitor-1 sejthalált gátló fehérje és a mitokondrium által szabályozott PCD között. A kutatásnak célja az, hogy felderítse az SA indukálta sejthalál speciális jellemzőit a fényben és a sötétben.

Summary in English:
Programmed cell death (PCD) is genetically organized and controlled active cell suicide process which is associated with special morphological and biochemical changes both in animal and plant systems. PCD can be triggered by developmental processes (e.g. leaf morphogenesis, senescence) and by various abiotic- or biotic stressors (such as salinity stress or pathogen attack) and is mediated by various plant hormones comprising salicylic acid (SA), ethylene, abscisic acid and jasmonic acid. SA is a key molecule in the induction of both PCD and the activation of defence responses in plants and its effects are light-dependent. In this project we will investigate how the light or darkness affects the SA-induced PCD and what are the roles of plant growth regulator polyamines, plant hormone ethylene and the stress signalling component reactive oxygen- (ROS) and nitrogen species (RNS) in this process. Moreover, the role of cell compartments, endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria will be monitored under SA treatments in light and dark conditions and the relationship between the ER stress and ER localized cell death suppressor Bax Inhibitor-1 and the mitochondria-mediated PCD will be investigated. This research will partly answer the question, what are the specific features of the SA-induced plant cell death in the light and dark conditions.

Redox homeosztázis só- és ozmotikus stressz alatt.
NFKI K 105956 kutatási pályázat
Vezető Kutató: Mainé Dr. Csiszár Jolán

A project kezdete és vége: 2012. 10. 01. - 2016. 09. 30.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
Szárazság, a talaj magas sótartalma és más környezeti stressz tényezők negatívan befolyásolják a mezőgazdasági termelést. A növények fejlődésében és környezeti stresszre adott válaszukban jelentős szerepet tölt be a redukálható/oxidálható (redox) molekulák mennyisége és redukciós állapota, mint pl. az egymással is szorosan kölcsönható NAD(P)H, aszkorbinsav és glutation. Kutatási programunkban olyan új módszer alkalmazását tervezzük, ami fluoreszcens technológia segítségével a növények redox állapotának valós idejű monitorozását teszi lehetővé. A redox érzékeny zöld fluoreszcens protein (roGFP) jelenleg az Arabidopsis thaliana modell növényben hozzáférhető. Aszkorbát, glutation metabolizmushoz kapcsolódó enzimatikus lépésekben mutáns, megváltozott reaktív oxigénforma (ROS)-termelő képességgel, antioxidáns kapacitással rendelkező Arabidopsis növényeket vizsgálunk só- és ozmotikus stressz körülmények között. Az említett metabolikus változások és a redox állapotban bekövetkező módosulások közötti kapcsolatok megismerése segít megérteni a redox egyensúly fenntartásának mechanizmusát, jelentőségét a stresszválaszban. Eredményeinket egy gazdaságilag fontos növényen is teszteljük, ezért a roGFP markert paradicsomba transzformáljuk és a redox állapotot különböző stresszek esetén vizsgáljuk. A mitokondriális PPR-40 fehérje szerepét a stressztoleranciában szintén vizsgáljuk paradicsomban. A modell és termesztett növényekben a szárazság- és só tolerancia valamint a redox állapot változásai közötti összefüggések megértése hozzásegíthet olyan módszerek kidolgozásához, amelyek hosszú távon alkalmazhatók a növénynemesítésben pl. stressztoleráns genotípusok keresésében.

Summary in English:
Drought, high salinity and other environmental stresses negatively affect the yield of crop plants. There is a close interplay among the individual redox active molecules, such as NAD(P)H, ascorbate and glutathione and the status of each can influence the plant’s metabolism and environmental responses. Our research program targets the adaptation of a recently developed methodology which permits the monitoring of the dynamic changes in the redox state of living plants or tissues using real time fluorescence imaging. The fluorescent reporter system (roGFP technology) is available in the model plant, Arabidopsis thaliana and will be employed as biosensor to monitor the changes of redox state in relation to high salinity and osmotic stress. Changes of redox balance in Arabidopsis mutants altered in their ROS production and detoxification capacity (glutathione, ascorbate metabolism) will be investigated during different stress conditions. Information on correlations of the aforementioned metabolic systems and the redox alterations will help us understand the importance of redox balance in stress responses. To test the results on an unrelated crop plant, tomato will be transformed with the roGFP markers and redox state of the transgenic lines will be evaluated during different stresses. The role of Arabidopsis PPR-40 protein will also be investigated in tomato and the responses in the two plant species will be compared. Correlations between drought and salt tolerance and redox balance in a model and in an agronomically important plant will therefore be evaluated and used to develop novel tools to help plant improvement programs e.g. with searching for stress tolerant genotypes.

Szalicilsav és sóstressz-indukált programozott sejthalál mechanizmusainak összehasonlítása paradicsomban.
NFKI K 101243 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Tari Irma

A project kezdete és vége: 2012. 01. 01. - 2015. 12. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A kórokózó és a gyökérközegben élő, nem patogén mikroorganizmusok, a növényevő állatok valamint az abiotikus stresszorok jelátviteli utak hálózatát aktiválják, amelyek átfedhetnek, finoman szabályozottak, és amelynek következtében a növényi válaszreakciók aktiválódása egyaránt vezethet keresztrezisztenciához vagy indukálhatja a programozott sejthalált (PCD). A szalicilsav (SA) és a NaCl magas koncentrációi módosítják a reaktív oxigénformák (ROS) és NO homeosztázisát, a SA és NaCl együttes hatására koncentrációjuk csökkenhet is, ami hatással van a PCD kialakulására, az antiapoptotikus Bax inhibitor-1 protein és a PCD-vel kapcsolódó iniciátor vagy a fehérjebontást teljessé tevő proteázok (vakuoláris processzáló enzim (VPE), metakaszpázok, szerin proteázok) expressziójára és aktivitására. Az SA és a NaCl által indukált PCD morfológiai és biokémiai jellemzőit vizsgáljuk külön-külön és a két kezelést együttesen alkalmazva intakt paradicsom növényben és sejtszuszpenzióban abból a célból, hogy megvizsgáljuk az önálló és kombinációban alkalmazott kezelések hatását a ROS és az NO akkumulációjára, valamint a BI-1 és a PCD-vel kapcsolt proteázok expressziójára keresve a hatások specifikumát. Az SA és a NaCl hatását a ROS és az NO akkumulációjára, valamint a BI-1 és a PCD-vel kapcsolt proteázok expressziójára vizsgáljuk etilén receptor mutáns (Never ripe), ABS bioszintézis mutáns (flacca and sitiens) és jázmonsav bioszintézis mutáns (def1) paradicsomban a hormonális jelátviteli utak lehetséges kapcsolatainak felderítése céljából. Az SA- és a sóstressz-indukált PCD iniciációs eseményeinek, így a plazmamembrán depolarizációnak, az anion kieresztésnek, az NO és ROS produkciónak, a citokróm c mitokondriumból történő kieresztésének valamint a DNS fragmentációnak a vizsgálata a sejtszuszpenziós kultúrában történik.

Summary in English:
The signalling networks that are activated in response to pathogenic, herbivorous and beneficial organisms or abiotic stressors may overlap and are finely balanced and the activation of plant responses may lead to cross-tolerance or cell death. ROS and NO homeostasis modified by high concentrations of salicylic acid (SA) or NaCl affects the initiation of the programmed cell death (PCD) and the gene expression of anti-apoptotic Bax inhibitor-1 (BI-1) protein and different types of plant cell death-associated proteases (VPE, metacaspases and serine proteases). ROS and NO production may significantly decrease when SA and NaCl are applied in combination. The morphological and biochemical features of PCD induced by SA or NaCl and their combined effect will be compared in tomato plants as well as in suspension cultures in order to reveal the role of ROS and NO fine-tuning in the induction of the expression of PCD associated proteins. The SA and NaCl-induced PCD and the expression of anti-apoptotic BI-1 protein and PCD-associated proteases will be monitored in parallel with ROS and NO accumulation in ethylene receptor mutant (Never ripe), ABA biosynthesis mutants (flacca and sitiens) and in jasmonic acid biosynthesis mutant (def1) tomato to find possible cross-talk between hormonal signalling pathways. The initiating events leading to SA- and salt stress-induced PCD, the plasma membrane depolarization, the efflux of anions from the cells, the NO and ROS production, the release of cytochrome c from mitochondria and the morphological features such as DNA fragmentation will be monitored in tomato cell suspension cultures.

A nehézfém-indukált gyökérmorfológiai válaszok jelátvitele keresztesvirágúakban (Brassicaceae): a modelltől a haszonnövényig.
OTKA PD100504 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Kolbert Zsuzsanna

A project kezdete és vége: 2012. 01. 01. - 2014. 12. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A növények bámulatos adaptációs képességének egy példája a környezeti stressz hatására kialakuló fejlődési változások (stressz-indukált morfogenetikai válaszok, SIMV) megjelenése. A napjainkban aktuális problémaként jelentkező nehézfém (NF) terhelés által okozott SIMV tünetei a főgyökér növekedés gátlása, a gyökérszőrök csúcshoz közelebbi megjelenése, és új oldalgyökerek képződése. Jelen projekt keretében megvizsgáljuk a reaktív nitrogénformák (RNF), mint multifunkcionális jelátvivők keletkezését, direkt szerepét, és a reaktív oxigénformákkal (ROS) való kölcsönhatását a NF-indukált SIMV kialakulásában. Kísérleteink során esszenciális (Cu, Se) és nem esszenciális (Cr, Pb) nehézfémekkel kezelt Brassica juncea és Brassica napus gyökerében összehasonlítjuk a SIMV mértékét, a RNF képződését, kimutatjuk az S-nitroziláció és tirozin nitráció mértékét. A ROS képződését, az antioxidáns védekezőrendszer elemeit és az esetlegesen kialakuló oxidatív stressz hatásait is tanulmányozzuk. Modellként vad típusú és mutáns (nitrogén-monoxid hiányos és -túltermelő nia1nia2noa1-2 és nox1) Arabidopsis növényeket is felhasználunk a kísérleteinkhez. Emellett DR5::GUS, PIN::GFP, ARR5::GUS és ACS::GUS/GFP lúdfű riporter vonalak segítségével vizsgáljuk a jelmolekulák szerepét az auxin, citokinin és etilén eloszlás szabályozásában. Tanulmányozni kívánjuk továbbá a RNF sejtciklus-szabályozó gének kifejeződésére gyakorolt hatását. A projekt eredményei mintegy 80%-ban alapkutatás jellegűek, azonban a fennmaradó 20%-nyi alkalmazott kutatási eredmény a fitoremediációs eljárások tökéletesítése során lesz felhasználható.

Summary in English:
An example of marvelous adaptation ability of plants is the developmental changes (stress-induced morphogenetic responses, SIMR) due to environmental stresses. Symptoms of SIMV caused by heavy metal (HM) exposure being a current problem are inhibition of primary root elongation, appearance of root hairs close to the tip and formation of new laterals. In the frame of the present project we will investigate the generation and direct role of the novel, multifunctional plant signals, reactive nitrogen species (RNS) and its interaction with reactive oxygen species (ROS) during HM-induced SIMR. During our experiments the degree of SIMR, formation of RNS, the level of S-nitrosylation and tyrosine nitration will be compared in roots of Brassica juncea and Brassica napus treated with essential (Cu, Se) or non-essential (Cr, Pb) HMs. We will examine the generation of ROS, antioxidant activity and the effects of possibly evolving oxidative stress. As a model wild type and mutant (nitric oxide-deficient and- overproducing nia1nia2noa1-2 and nox1) Arabidopsis will be used during the experiments. Moreover, with the help of DR5::GUS, PIN::GFP, ARR5::GUS and ACS::GUS/GFP Arabidopsis reporter lines the role of signal molecules in regulation of auxin, cytokinin and ethylene distribution during HM-induced SIMR will be examined. Furthermore, the effects of RNS on cell cycle gene expression will be investigated. The results of this project can be classified as basic research for at least 80% and the rest 20% can be directly utilized for applied plant science like phytoremediation.

A sztómaműködés szabályozása a növényi immunválasz során
OTKA K 81471 kutatási pályázat
Vezető kutató: Dr. Horváth Ferenc

A project kezdete és vége: 2010. 03. 01. - 2014. 02. 28.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A sztómazáródás abiotikus tényezői mellett a patogéntámadásra indukálódó jelátviteli lépések felderítése aktív kutatási területnek számítanak. Munkánkban arra keressük a választ, hogy az általános rezisztenciát kiváltó mikroba-asszociált molekula mintázatok (MAMP) és az endogén elicitorok (DAMP) hogyan okoznak sztómazáródást, és hogy ennek jelátvitelében a zárósejt önálló fotoszintézise és membrántranszportja milyen szereppel bírhat. Korábbi eredményeinkre támaszkodva feltételezzük, hogy az alkalmazandó MAMP és DAMP vegyületek a zárósejtek nitrogén-monoxid szintézisét indukálva, a fotoszintetikus lineáris elektrontranszportot gátolják. Mivel a sztómákat virulencia faktorok, a patogének behatolását elősegítve újra nyitni képesek, a zárósejtek általános és specifikus rezisztencia jelátvitelének összefüggéseit ugyancsak megvizsgáljuk. A jelátviteli sor reaktív oxigén származékait fluoreszcens jelölőkkel, konfokális lézer-szkenning mikroszkópiával azonosítjuk a receptor és jelátvitelben mutáns Arabidopsis növények zárósejtjeiben. A zárósejtek fotoszintézisét mikroszkópos impulzus amplitúdó modulált (Microscopy-PAM) klorofill fluorométerrel mérjük, a membrántranszport vizsgálatához pedig a patch clamp technika whole-cell elrendezését használjuk. A pályázatban infrastrukturális beruházásként Arabidopsis növénynevelő klímakamra, a teljes-növény gázcsere mérésekhez kiegészítő modul és számítógép vásárlását tervezzük.

Summary in English:
Elements of the signal transduction pathway leading to stomatal closure are of special importance, gaining as much interest in plant science as the role of abiotic factors. The aim of the present study is to explore how microbe-associated molecular patterns (MAMPs) and endogenous elicitors (DAMPs) cause stomatal closure and thus takes part in basal resistance (BR); and how guard cell (GC) photosynthesis and membrane transport contribute to this signalling pathway. Based on our previous results we suspect that the MAMP and DAMP chemicals to be tested in this study inhibit linear photosynthetic electron transport via inducing nitric oxide synthesis. Certain virulence factors are capable of reopening the stomata and thus facilitate the penetration of pathogens, therefore interaction between the BR and the specific resistance signalling pathways of GCs will also be investigated. Reactive oxygen species of the signalling pathway will be identified by using fluorescent sensors in the GCs of receptor- and signalling-mutants of Arabidopsis with confocal laser scanning microscopy. Photosynthetic activity of single GCs will be measured with a microscopy-pulse-amplitude modulation chlorophyll fluorometer (Microscopy-PAM). Membrane transport of GC protoplasts will be patch clamped in the conventional whole-cell mode. A plant growth chamber for Arabidopsis, a complementary module for whole-plant gas exchange measurements and a computer are planned as infrastructural investments.

A búza alkalmazkodóképességének javítása a szélsőséges időjárási viszonyokhoz
OTKA CNK 80988 konzorciális nagyköltségű kutatási pályázat
Konzorciumi csoport vezető: Dr. Tari Irma

A project kezdete és vége: 2010. 04. 01. - 2013. 03. 31.

Tartalmi összefoglaló magyarul:
A sikeres reprodukcióhoz a növény vegetativ csúcsmerisztájának virágmerisztémává kell alakulnia: ezen átmenet idejét mind környezeti és endogén faktorok és jeltényezők kontrollálják. Ez az összetettség tovább növekedett a nitrogén-monoxid (NO) részvételének bizonyításával Arabidopsisban. A NO represszálja a cirkadián óra által szabályozott génexpressziót és előmozdítja a MADS box transzkripciós factor, a FLC akkumulációját, amely a virágzás kulcs represszora. Más, NO-regulált, főleg indukálható, kisebb számban reresszálható gének is ismeretesek, amelyek abiotikus és biotikus stresszválaszokhoz rendelhetőek (WRKY, EREBP, DREB1 és DREB2). A génexpresszió a transzkripciós faktorok S-nitrozilációjával is regulálódhat. Előkísérleteinkben már reproduktív állapotban lévő búza apex NO tartalmát in vivo és in situ fluoreszcenciás mikroszkópiai módszerrel meghatározva azt kis intenzitásúnak és homogénnek találtuk, amely azonban hidegkezelésre intenzívvé vált és specifikus mintázatot mutatott. Ez jelenség arra késztet bennünket, hogy a NO szerepének vizsgálatával a hidegedződés, a vernalizáció és a virágmerisztéma determinációja alatt a NO mennyiségének in vivo és in situ vizsgálatával csatlakozzunk a konzorcium fő feladataihoz. Búzára vonatkozóan ezzel kapcsolatos irodalmi adatot nem találtunk.

Summary in English:
For reproductive success, timing of transition of apices from vegetative to reproductive state is controlled by environmental and endogenous factors and signals.Recently, this complexity further increased by the participation of nitric oxide (NO) in floral determination, as it represses floral transition and timing of bolting in Arabidopsis. In this action NO represses the amplification of gene expression governed by the circadian clock and promotes the accumulation of the key repressor of flowering, the MADS box transcription factor, FLC. NO-modulated genes, mainly NO-inducible, in lesser extent repressible, were found as related to abiotic and biotic stresses, like WRKYs, EREBPs, DREB1 and DREB2, etc. Gene expression is regulated by S-nitrosylation of transcription factors. In our preliminary detection of NO by in vivo and in situ fluorescence microscopy for already reproductive apices of wheat we found a homogeneous distribution of NO along the ear which intensity was highly increased after freezing treatment and showed a specific pattern. This difference in NO-related fluorescence intensity may suggest to set up experiments for investigation of the possible role of NO under hardening for frost tolerance, vernalization, and floral determination in wheat. To our best knowledge, there are no related data available in the literature.