Identification of genes and metabolites involved in the redox control of the transitions between growth, development and quiescent periods in cereals  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
131638
Type K
Principal investigator Kocsy, Gábor
Title in Hungarian A gabonafélék növekedési, fejlődési és nyugalmi periódusai közötti átmenet redox szabályozásában részt vevő gének és metabolitok azonosítása
Title in English Identification of genes and metabolites involved in the redox control of the transitions between growth, development and quiescent periods in cereals
Keywords in Hungarian antioxidáns, gyökércsúcs, hajtáscscsúcs, kallusz, oxidatív stressz, hormon, reaktív oxigénforma.
Keywords in English antioxidant, callus, hormone, oxidative stress, reactive oxygen species, root tip, shoot tip.
Discipline
Plant stress biology (Council of Complex Environmental Sciences)90 %
Crop physiology (Council of Complex Environmental Sciences)10 %
Ortelius classification: Plant development
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent HUN_REN ATK Agricultural Institute (HUN-REN Centre for Agricultural Research)
Participants Ahres, Mohamed
Asghar, Muhammad Ahsan
Balogh, Eszter
Galiba, Gábor
Gierczik, Krisztián György
Gulyás, Zsolt
Jobbágy, Kristóf
Kalapos, Balázs
Kulman, Kitti
Mednyánszky, Zsuzsa
Nádai, Tímea Virág
Pálmai, Tamás
Simonné dr. Sarkadi, Livia
Singh, Kalpita
Soltész, Alexandra
Spitkó, Tamás György
Starting date 2019-12-01
Closing date 2024-11-30
Funding (in million HUF) 44.969
FTE (full time equivalent) 16.95
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A kalászosok szöveteiben a redox környezet közvetlen vagy közvetett módosítása a növekedési, fejlődési és nyugalmi periodusok közti átmenetet idézte elő. A különböző redox változások, mértéküktől függően, vagy csökkentették vagy leállították a növekedést, módosították a búza és a kukorica fejlődését. Az aszkorbát és a H2O2 növelte a búza kalluszok hajtásregenerációját. A H2S gátolta az oldalgyökerek kialakulását kukoricában és Arabidopsisban. Ezek a hatások az aszkorbát- és glutation-függő redox környezet és a hormonszintek módosulásával magyarázhatók, mely befolyásolta egyes miRNS-ek, transzkripciós faktorok és ezek célgénjei kifejeződését. A megfigyelt transzkripciós változások viszont számos metabolit mennyiségét módosították, beleértve a szénhidrátokat, aminosavakat és poliaminokat. A teljes hajtások és gyökerek vizsgálata során kapott eredményeket a hajtás- és gyökércsúcs-kivonatokban, valamint a reaktív oxigénformák, transzkriptumok és metabolitok in situ kimutatásával is megerősítették. A redox rendszer szerepét a növekedés és fejlődés szabályozásában aszkorbát- és glutation-hiányos mutáns Arabidopsis genotípusok vizsgálatával igazolták. Eredményeik azt mutatják, hogy a növekedést, fejlődést, ezek szünetelését és a köztük történő átmeneteket a környezeti körülmények a redox- és hormonrendszeren keresztül szabályozzák az anyagcsere- folyamatok módosítása révén.
Results in English
The transitions between growth, development and quiescent periods was induced either by direct or indirect modification of the redox environment in cereals. Depending on their level, the various redox changes either reduced or stopped growth, and modified the development of wheat and maize seedlings. Ascorbate and H2O2 increased the shoot regeneration from wheat calli. H2S inhibited the formation of lateral roots in maize and Arabidopsis. These effects were due to the modification of the ascorbate- and glutathione-dependent redox environment and hormone levels. In this process redox-responsive miRNAs, transcription factors and their target genes were involved. The observed transcriptional changes in turn modified the amount of many metabolites including carbohydrates, amino acids and polyamines. The results, obtained during the investigation of whole shoots and roots, were also confirmed in extracts of shoot and root tips and by in situ detection of reactive oxygen species, transcripts and metabolites in this organ parts. We proved the role of the redox system in the control of growth and development by the study of mutant Arabidopsis genotypes deficient in ascorbate or glutathione. Our results indicate, that the induction and inhibition of the growth, development or break of these processes and their transitions are modulated by the environment through the redox and hormonal system-mediated adjustment of the metabolism.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=131638
Decision
Yes





 

List of publications

  
Borbély P., Kulman K., Gulyás Z., Kocsy G.: Effect of exogenous ascorbate and hydrogen peroxide on reactive oxygen species accumulation during post-germination growth of wheat., Magyar Szabadgyök-Kutató Társaság XII. Kongresszusa, Agrártudományi Kutatóközpont, 2023, augusztus 24-25., Martonvásár, Összefoglaló kötet, p. 15, ISBN 978-615-6203-02-1., 2023
Kulman K., Jobbágy K., Szalai G., Gondor O.K., Radomíra V., Kocsy G.: A redox szabályozás szerepe a búza kalluszok anyagcseréjében, Magyar Szabadgyök-Kutató Társaság XII. Kongresszusa, Agrártudományi Kutatóközpont, 2023, augusztus 24-25., Martonvásár, Összefoglaló kötet, p. 40, ISBN 978-615-6203-02-1., 2023
Singh K., Pál M., Kocsy G.: Redox control of polyamine metabolism in maize, Proceedings oft he 3rd Plant Polyamine Research Workshop, October 12-13, 2023, Centre for Agricultural Research, Budapest and Martonvásár, Hungary, p. 28, ISBN 978-615-01, 2023
Asghar M.A.: Redox control of metabolism in wheat, Szegedi Tudományegyetem, PhD Repository, 2023
Anamaria Iulia Török, Oana Cadar, Balázs Kalapos, Magda Pál, Gabriella Szalai, Zsuzsa. Mednyánszky, Krisztián Gierczik, András Székely, Livia Simon-Sarkadi, Gábor Kocsy: Blue and far-red light differently modulate the cadmium-induced changes in the level of glutathione, chemical elements and free amino acids in Lemna minor L., Plant Stress, submitted, 2025
Kalpita Singh, Muhammad Ahsan Asghar, Kristóf Jobbágy, Kitti Kulman, Gabriella Szalai, Kamirán Áron Hamow, Alexandra Soltész, Dávid Polgári, Zsolt Gulyás, Gábor Kocsy: Different modulation of the redox homeostasis and hormone levels by hydrogen sulfide, ascorbate and hydrogen peroxide in maize, Physiologia Plantarum, submitted, 2025
Muhammad Ahsan Asghar, Zsuzsa Mednyánszky, Livia Simon-Sarkadi, Gábor Kocsy: Different induction of biogenic amine accumulation during cold acclimation in Triticeae genotypes with varying freezing tolerance., Brazilian Journal of Botany, accepted, 2021
Muhammad Ahsan Asghar, Zsuzsa Mednyánszky, Livia Simon-Sarkadi, Gábor Kocsy: Different induction of biogenic amine accumulation during cold acclimation in Triticeae genotypes with varying freezing tolerance., Brazilian Journal of Botany, 44:11-15, 2021
Gasperl A., Balogh E., Boldizsár Á., Kemeter N., Pirklbauer R., Möstl S., Kalapos B., Szalai G., Müller M., Zellnig G., Kocsy G.: Comparison of light condition-dependent differences in the accumulation and subcellular localization of glutathione in arabidopsis and wheat, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 22: (2) pp. 1-20., 2021
Muhammad Ahsan Asghar, Eszter Balogh, Gabriella Szalai, Gábor Galiba, Gábor Kocsy: Differences in the light-dependent changes of the glutathione metabolism during cold acclimation in wheat varieties with different freezing tolerance, Journal of Agronomy and Crop Science, DOI: 10.1111/jac.12566, 2021
Ahsan Asghar, Muhammad ; Balogh, Eszter ; Szalai, Gabriella ; Kinga Gondor, Orsolya ; Mednyánszky, Zsuzsa ; Simon-Sarkadi, Livia ; Kocsy, Gábor: Redox-dependent adjustment of metabolite levels in wheat seedlings., XIII. Magyar Növénybiológiai Kongresszus : Összefoglaló kötet. Szeged, Magyarország : Szegedi Biológiai Kutatóközpont, pp. 15-15. , 1 p., 2021
Asghar M.A., Mednyánszky Z., Simon-Sarkadi L., Kocsy G.: Different induction of biogenic amine accumulation during cold acclimation in Triticeae genotypes with varying freezing tolerance., Brazilian Journal of Botany, 44:11-15, 2021
Gasperl A., Balogh E., Boldizsár Á., Kemeter N., Pirklbauer R., Möstl S., Kalapos B., Szalai G., Müller M., Zellnig G., Kocsy G.: Comparison of light condition-dependent differences in the accumulation and subcellular localization of glutathione in arabidopsis and wheat, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 22: (2) pp. 1-20., 2021
Asghar M.A., Balogh E., Szalai G., Galiba G., Kocsy G.: Differences in the light-dependent changes of the glutathione metabolism during cold acclimation in wheat varieties with different freezing tolerance, Journal of Agronomy and Crop Science, 208:65–75. DOI: 10.1111/jac.12566, 2022
Asghar M.A.; Balogh E. ; Szalai G.; Gondor O.K.; Mednyánszky Z.; Simon-Sarkadi, L.; Kocsy, G,: Redox-dependent adjustment of metabolite levels in wheat seedlings., XIII. Magyar Növénybiológiai Kongresszus : Összefoglaló kötet. Szeged, Magyarország : Szegedi Biológiai Kutatóközpont, pp. 15-15. , 1 p., 2021
Gulyás Z., Simon-Sarkadi L., Moncsek B., Pál M., Kocsy G.: α-Aminoadipic acid metabolism is affected by the glutathione-dependent redox environment in Arabidopsis., Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 397., 2022
Borbély P., Gasperl A., Pálmai T., Ahres M., Asghar M.A., Galiba G., Müller M., Kocsy G.: Light intensity- and spectrum-dependent redox regulation of plant metabolism., Antioxidants 2022, 11, 1311., 2022
Balogh, E.; Kalapos, B.; Ahres, M.; Boldizsár, Á.; Gierczik, K.; Gulyás, Z.; Gyugos, M.; Szalai, G.; Novák, A.; Kocsy, G.: Far-Red Light Coordinates the Diurnal Changes in the Transcripts Related to Nitrate Reduction, Glutathione Metabolism and Antioxidant Enzymes in Barley., International Journal of Molecular Sciences, 23, 7479., 2022
Asghar M.A., Balogh E., Ahres M., Szalai G., Gondor O.K., Darkó É., Borbély P., Kulman K., Mednyánszky Z., Simon-Sarkadi L., Kocsy G.: Ascorbate and hydrogen peroxide modify metabolite profile of wheat differently, Journal of Plant Growth Regulation, 322, https://doi.org/10.1007/s00344-022-10793-0, 2022
Gasperl A., Zellnig G., Kocsy G., Müller M.: Organelle specific localization of glutathione in plants grown under different light intensities and spectra., Histochemistry and Cell Biology. 158, 213–227,, 2022
Asghar M.A., Kulman K., Szalai G., Gondor O.K., Mednyanszky Z., Simon-Sarkadi L., Gaudinova A., Dobrev P., Vanková R., Kocsy G.: Redox control of hormone and metabolite levels during post-germination growth in wheat, Physiologia Plantarum, 175(2), e13887, 2023
Gulyás, Z., Székely, A., Kulman, K., Kocsy, G.: Light-Dependent Regulatory Interactions between the Redox System and miRNAs and Their Biochemical and Physiological Effects in Plants, International Journal of Molecular Sciences, 24, 8323, 2023
Székely A., Gulyás Z., Balogh E., Payet R., Dalmay T., Kocsy G., Kalapos B.: Identification of ascorbate- and salicylate-responsive miRNAs and verification of the spectral control of miR395 in Arabidopsis, Physiologia Plantarum, 175(6), e14070, 2023




 

Events of the project

  
2023-04-03 11:28:14
Résztvevők változása
2022-09-02 12:45:13
Résztvevők változása
2022-01-19 10:24:29
Résztvevők változása
2022-01-10 11:38:24
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Növényi Molekuláris Biológiai Osztály (Agrártudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Mezőgazdasági Intézet (Agrártudományi Kutatóközpont).
2021-03-23 11:32:48
Résztvevők változása
2020-01-22 15:24:51
Résztvevők változása



Back »