Horticulture (Council of Complex Environmental Sciences)
60 %
Ortelius classification: Gardening
Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)
40 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Department of Genetics and Plant Breeding (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Starting date
2018-09-01
Closing date
2025-02-28
Funding (in million HUF)
38.925
FTE (full time equivalent)
3.85
state
running project
Final report
Results in Hungarian
A Rhodiola rosea gyógynövényben felhalmozódó glikozidok jelentős farmakológiai értékkel bírnak. Kutatásunk célja e vegyületek bioszintézisének megismerése. Teljes genom és transzkriptom szekvenálást végeztünk rizóma szövetekből Illumina és a teljes genom esetén PacBio technológiával is. A szekvenálások eredményeként egy génlista került összeállításra, ami nagyjából 120 000 tételt tartalmazott. Ebből létrehozott adatbázisban a már korábban azonosított géneket blasztoltam a transzkriptomokra. Ilyen módon hat génre kaptam eredményt: aril-alkohol dehidrogenázra (AAD) hat izoformát, UDP-glükóz-transzferázra (UDPGT) öt izoformát, 4-kumarát-CoA ligázra (4CL) hat izoformát, fahéjalkohol dehidrogenázra (CAD) két izoformát, fahéj CoA reduktázra (CCR) három izoformát és fenilalaninammónia-liázra (PAL) nyolc izoformát. Vizsgáltuk e gének illetve génváltozatok expresszióját különböző glikozid tartalmú egyedek rizómájában. In vitro növénykultúrákban vizsgáltuk a rozavinek bioszintézis útjában szereplő prekurzorok hatását. Az eredmények alapján a fahéjsav nem, míg a fahéjaldehid és a fahéjalkohol pozitív hatással van a rozavinek bioszintézisére. A hajszálgyökér kultúra létrehozására tett kísérletek sikertelenek voltak, helyette hidropóniás kultúrát alakítottunk ki mikroszaporított növények felhasználásával. Ez hatékony rendszer lehet, de egy váratlan növényvédelmi probléma még megoldásra vár.
Results in English
Phenylpropanoid glycosides accumulated in the herb Rhodiola rosea, have significant pharmacological value. The aim of the research was to understand the biosynthesis of these compounds. We performed whole genome and transcriptome sequencing of rhizome tissues using Illumina and PacBio technology. As a result a gene list was compiled, which contained approximately 120 000 items. Previously identified genes were blasted onto the transcriptomes. In this way, I obtained results for six genes: six isoforms of aryl alcohol dehydrogenase (AAD), five isoforms of UDP-glucose transferase (UDPGT), six isoforms of 4-coumarate-CoA ligase (4CL), two isoforms of cinnamic alcohol dehydrogenase (CAD), three isoforms of cinnamic CoA reductase (CCR) and eight isoforms of phenylalanine ammonia lyase (PAL). We examined the expression of these genes or gene variants in the rhizome of individuals with different glycoside content. We examined the effect of precursors in the rosavin biosynthesis pathway in in vitro plant cultures. Based on the results, the presence of cinnamic acid has no effect, while the presence of cinnamic aldehyde and cinnamic alcohol has a positive effect on the biosynthesis of rosavins. Attempts to establish a hairy root culture were unsuccessful, instead we established a hydroponic culture using micropropagated plants. This could be an effective system, but an unexpected plant protection problem remains to be solved.
Javid, A., Gelana Chando, F., Gampe, N., György, Z.: Precursor feeding studies on secondary metabolite biosynthesis in Rhodiola rosea L, Ifjú Tehetségek Találkozója /SZIEntific Meeting of Young Researchers, Budapest, pp. 209-217., 2020
György Zs., Tóth E. Gy., Incze N., Höhn M: Kloroplasztisz markerek alkalmazása a Rhodiola rosea L. elterjedési útvonalának követéséhez, XXV. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest, pp. 305-308, 2019
Javid, A., György, Z.: Expression of genes involved in glycoside biosynthetic pathyway in Rhodiola Rosea L., XXVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, online, p. 61, 2021
Javid, A., György, Z.: Unraveling the cinnamyl alcohol glycoside biosynthesis pathway in three Rhodiola species through in silico RNA seq analysis, Összefoglaló kötet, XXIX. Növénynemesítési Tudományos Napok, Martonvásár, pp.129-134., 2023
Javid A., György Zs.: Agrobacterium transformation of Rhodiola sp.: current status and limitations, . International Journal of Horticultural Science 30:37-42, 2024
