Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)
80 %
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)
10 %
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)
10 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Agricultural Institute (Centre for Agricultural Research)
Participants
Bozsó, Zoltán Éva, Csaba Gamarra Reinoso, Liesel Sági, László Szatmári, Ágnes Zainab, Quddoos
Starting date
2019-12-01
Closing date
2023-11-30
Funding (in million HUF)
32.041
FTE (full time equivalent)
11.88
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Lehetséges fogékonysági (S-)géneket gyűjtöttünk össze és szerkesztettünk CRISPR/Cas-technikával, hogy baktériumos (Ralstonia solanacaerum) hervadásra rezisztens burgonya prototípusokat állítsunk elő, és feltárjuk a mögöttes védekezési mechanizmusokat. A ‘Désirée’ modellfajtán kívül két népszerű hazai burgonyafajtára (‘Balatoni Rózsa’ és ‘Botond’) adaptáltuk a célzott mutagenezis módszerét. Összesen 10 S-gént vizsgáltunk eddig: ebből legalább öt gén szerkesztése eredményezett megváltozott Ralstonia-reakciójú fenotípust, két-három gén nem bizonyult hatékonynak, és két génnel nem kaptunk mutánsokat. A prototípus növények átfogó transzkriptomikai és metabolomikai elemzése két szerkesztett S-gén (PPO és DND1) esetében igen eltérő védekezési válaszokat mutatott: a növényi hormonszintézis reakcióutak aktivációját, illetve a klasszikus rezisztenciagének, valamint a patogenezishez köthető PR-gének indukcióját. Az előállított burgonya alapanyagok értékeléséhez bakteriális bioteszteket is fejlesztettünk in vitro (lemezen) és in vivo (talajban) egyaránt, amelyekben a könnyű nyomon követéshez a GFP riporter génnel módosítottunk egy standard Ralstonia solanacearum törzset.
A prototípus növényeket szántóföldi körülmények között lehet tovább vizsgálni, és az eddig felhalmozott tapasztalatok egy szélesebb burgonya fajtakörben is alkalmazhatóak.
Results in English
We have collected and edited putative susceptibility (S-)genes by CRISPR/Cas-mediated mutagenesis to generate bacterial (Ralstonia solanacaerum) wilt-resistant prototypes in potato and to reveal the underlying defense mechanism(s). Besides the model cultivar ‘Désirée’, the targeted mutagenesis procedure was adapted to two commercial and popular Hungarian potatoes (‘Balatoni Rózsa’ and ‘Botond’). In total, 10 S-genes have been tested so far: at least five of them exerted altered Ralstonia-reaction phenotypes, two-three genes were not effective, and with two genes no mutants were obtained. A comprehensive transcriptomic and metabolomic analysis of prototype plants with two edited S-genes (PPO and DND1) indicated widely different defense reactions, including the activation of plant hormone biosynthetic pathways and typical R-genes as well as pathogenesis-related PR-genes, respectively. For the evaluation of the obtained potato lines, bacterial inoculation assays were developed both in vitro (plates) and in vivo (soil), using a standard Ralstonia solanacearum strain engineered for convenient monitoring with the GFP reporter gene.
The prototype plants can be further investigated in the field and the accumulated experience can be applied in a broader assortment of commercial potato cultivars.
Jose J, Hamow KÁ, Éva C, Moncsek B, Kyrpa T, Reinoso LG, Bozsó Z, Bakonyi J, Balázs E, Sági L: CRISPR-mediated knockout of PPO genes in potato causes differential resistance responses against bacterial wilt and late blight with widespread metabolic and hormonal changes, BMC Plant Biology, 2024
Bánfalvi Z, Kalapos B, Hamow KÁ, Jose J, Éva C, Odgerel K, Karsai-Rektenwald F, Villányi V, Sági L: Transcriptomic and metabolite changes in leaves of DND1-silenced potato plants, Scientific Reports, 2024
Jeny Jose: Analysing disease susceptibility genes to generate potato plants resistant to bacterium wilt, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences, 2024
Events of the project
2022-01-10 11:05:55
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Alkalmazott Genomikai Osztály (Agrártudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Mezőgazdasági Intézet (Agrártudományi Kutatóközpont).
