Tolerance against herbicides and heavy metals, and resistance to biotic stresses of plants modified by molecular genetic and tissue culture methods  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
43476
Type K
Principal investigator Gullner, Gábor
Title in Hungarian Molekuláris genetikai és szövettenyésztési módszerekkel előállított növények herbicid- és nehézfém-tűrőképességének, illetve biotikus stresszekkel szembeni ellenállóképességének vizsgálata
Title in English Tolerance against herbicides and heavy metals, and resistance to biotic stresses of plants modified by molecular genetic and tissue culture methods
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Plant Protection Institute, HAS
Participants Gyulai, Gábor
Heszky, László
Kiss, József
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 7.520
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A projekt során megvizsgáltuk nyárfanövények felhasználhatóságát szennyezett talajok megtisztítására (fitoremediációjára). A vizsgálatokhoz egy szürkenyár hibridet, ennek két géntechnológiával módosított klónját, valamint a fekete nyár N-SL klónját alkalmaztuk. A génmódosított klónokat a baktériális eredetű gamma-glutamil-cisztein szintetáz génnel (gshI) transzformálták. Az enzim a növényi tripeptid glutation bioszintézisében játszik szerepet, így a transzformált növények magas glutation tartalommal rendelkeztek. A növények méregtelenítési reakciókban a glutation központi szerepet játszik. In vitro levélkorong kulturákban megvizsgáltuk a klón-stabilitást és a nyárfavonalak fitoremediációs kapacitását. A transzformált növényekbe beépített gshI gén jelenlétét PCR technikával ellenőriztük. Enzimológiai és klorofill fluoreszcencia mérésekkel összehasonlítottuk a transzgenikus és hagyományos nyárfa vonalak stressz-tűrését. A nyárfa növények jó stressz-ellenálló képességgel rendelkeztek acetoklór gyomírtószerrel és egyes nehézfémekkel szemben. A transzgenikus növények stressz-ellenállóképessége általában kis mértékben nagyobb volt, mint a nem-transzformált növényeké. Az erősen toxikus paraquat gyomírtószerrel szemben nem tért el jelentősen a transzgénikus és hagyományos nyárfa vonalak stressz-érzékenysége. A méregtelenítésben szerepet játszó egyes enzimek (aszkorbát-peroxidáz és glutation S-transzferáz) aktivitását jelentősen befolyásolta a nyárfa tápközegének szacharóz tartalma.
Results in English
The suitability of different poplar varieties for the cleansing of polluted soils (phytoremediation) was studied. A grey poplar hybrid, its two transgenic clones, and the N-SL clone of Populus nigra were used during the investigations. The transgenic plants were transformed by a bacterial gene (gshI), which encodes the gamma-glutamyl-cysteine synthase enzyme. This enzyme participates in the biosynthesis of the endogenous plant tripeptide glutathione, and thus the transgenic plants contained elevated glutathione levels. Glutathione plays a principal role in plant detoxification reactions. The clone stability and the phytoremediation capacity of poplar lines was studied in vitro, in leaf disc cultures. The presence of the gshI transgene was verified by PCR technique. The stress tolerance of transgenic and normal poplar lines was compared by enzymatic analyses and chlorophyll fluorescence measurements. The investigations demonstrated the high stress tolerance of poplar plants against the herbicide acetochlor and heavy metals. Generally, the stress tolerance of transgenic poplars was slightly higher than that of normal poplar lines. The stongly phytotoxic herbicide paraquat caused similar toxic effects in both transgenic and normal poplar tissues. The activities of some enzymes participating in detoxification reactions (ascorbate peroxidase and glutathione S-transferase) were strongly influenced by the sucrose content of the nutrient medium of poplars.
Full text http://real.mtak.hu/1091/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kőmíves T, Gullner G: Dendroremediation: the use of trees in cleaning up polluted soils, In: Phytoremediation and Rhizoremediation. Theoretical Background. (Eds. Mackova,M., Dowling,D.N. and Macek,T.), Springer, Dordrecht, The Netherlands, pp. 23-31, 2006
Bittsánszky A, Gyulai G, Humphreys M, Gullner G, Csintalan Z, Kiss J, Szabó Z, Lágler R, Tóth Z, Rennenberg H, Heszky L , Kömives T: RT-PCR analysis and stress response capacity of transgenic gshI-poplar clones (Populus x canescens) in response to paraquat exposure, Zeitschrift für Naturforschung, 61c: 699-703, 2006
Bittsánszky A; Gyulai G; Kiss J; Gullner G; Szabó Z; Radimszky L; Kőmíves T; Heszky L: Transzformáns (gsh-1) nyárfaklónok fitorextrakciója in vitro, In: V. Magyar Genetikai Kongresszus, Poszter Szekció, Siófok, 2003
Kömives T; Gullner G; Rennenberg H; Casida JE: Ability of poplar (Populus spp.) to detoxify chloroacetanilide herbicides, Water Air Soil Pollut: Focus 3: 277-283, 2003
Kömives T; Gullner G; Rennenberg H: Roles of glutathione and glutathione-related enzymes in remediation of polluted soils by transgenic poplars, In: Davidian JC, Grill D, De Kok LJ, Stulen I, Hawkesford MJ, Schnug E, Rennenberg H (eds) Sulfur transport and assimilation in plants. Regulation, interaction and signaling, Leiden: Backhuys Publishers, 2003. pp. 101-109, 2003
Gullner G; Kőmíves T; Rennenberg H: Detoxification of chloroacetanilide herbicides by transgenic poplars, In: OECD Workshop on Phytoremediation: Environmental and Molecular Biological Aspects, Mátraháza, Hungary, Abstracts p. 24, 2004
Bittsánszky A; Gyulai G; Humphreys M; Kiss J; Csintalan Z; Lagler R; Szabo Z; Gullner G; Rennenberg H; Kőmíves T; Heszky L: Stress capacity and RT-PCR analysis of transgenic gshIpoplar clones (P. canescens) in response to paraquat exposure, In: Vollmann J, Grausgruber H, Ruckenbauer P (eds) Genetic variation for plant breeding. The 17th Eucarpia General Meeting, Tulln, Austria, ISBN 3-900962-56-1, pp. 273-277, 2004
Gyulai G; Humphreys M; Bittsánszky A; Skøt K; Kiss J; Skøt L; Gullner G; Heywood S; Szabo Z; Lovatt A; Radimszky L; Roderick H; Abberton M; Lagler R; Rennenberg H; Kőmíves T; Heszky L: Clonal propagation and improved phytoextraction activity of gshIpoplar clones (Populus canescens) in vitro, In: Vollmann J, Grausgruber H, Ruckenbauer P (eds) Genetic variation for plant breeding. The 17th Eucarpia General Meeting, Tulln, Austria, ISBN 3-900962-56-1, pp. 279-283, 2004
Bittsánszky A; Gyulai G; Kiss J; Szabó Z; Csepelényi M; Gullner G; Lehoczky P; Márta P; Radimszky L; Kőmíves T; Heszky L: A nehézfém és gyomirtószer hatása a gsh1-transzgénikus (P. canescens) és szelektált (P. nigra) nyárfaklónok GST- és LOX- enzimaktivitására, In: Jávor A (ed.) Innováció, tudomány és a gyakorlat egysége az ezredforduló agráriumában, Debrecen, ISBN 963 472 730 1, pp. 131-132, 2004
Bittsánszky A; Gyulai G; Szabó Z; Kiss J; Künstler A; Csepelényi M; Gullner G; Lehoczky P; Márta P; Kőmíves T; Heszky L: Paraquat-tolerancia a gsh-1 transzgénikus (Populus canescens) és szomaklón (Populus nigra ) nyárfában, In: X. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest, p. 80., 2004
Bittsánszky A; Gyulai G; Humphreys M; Szabo Z; Kiss J; Gullner G; Csintalan Z; Lagler L; Rennenberg H; Komives T; Heszky L: Phytoremediation capacity of transgenic gshIpoplar clones (P. canescens) in response to paraquat exposure in vitro, In: OECD Workshop on Phytoremediation: Environmental and Molecular Biological Aspects, Mátraháza, Hungary, Abstracts p. 47, 2004
Gyulai G; Humphreys M; Bittsánszky A; Skøt K; Szabo Z; Heywood S; Kiss J; Gullner G; Skøt L; Radimszky L; Lovatt A; Lagler L; Abberton M; Roderick H; Rennenberg H; Kőmíves T; Heszky L: Cut clone stability and improved phytoextraction capacity of transgenic gshIpoplar clones (Populus canescens) in vitro, In: OECD Workshop on Phytoremediation: Environmental and Molecular Biological Aspects, Mátraháza, Hungary, Abstracts p. 53, 2004
Gullner G; Kőmíves T; Rennenberg H: Detoxification of chloroacetanilide herbicides by transgenic poplars overexpressing gamma-glutamylcysteine synthetase, In: Workshop on Occurence and Fate of Organohalogens in the Environment with emphasis on Chloroacetic Acids in the European Forest Ecosystem, Garmisch-Partenkirchen, Germany, 2004
Bittsánszky A; Kőmíves T; Gullner G; Gyulai G; Kiss J; Heszky L; Radimszky L; Rennenberg H: Ability of transgenic poplars with elevated glutathione content to tolerate zinc(2+) stress, Environ Int 31: 251-254, 2005
Kömives,T., Gullner,G. and Király,Z.: Phytoremediation of soils polluted with chloroacetanilide herbicides, Cereal Research Communications 33: 393-397, 2005
Bittsánszky,A., Gyulai,G., Kiss,J., Gullner,G., Csintalan,Z., Szabó,Z., Lágler,R. and Kőmíves,T.: Stress tolerance and in vitro phytoremediation of poplar (Populus sp.), Hungarian Agricultural Research 14: 13-15, 2005
Gullner,G., Gyulai,G., Bittsánszky,A., Kiss,J., Heszky,L. and Kömives,T.: Enhanced inducibility of glutathione S-transferase activity by paraquat in poplar leaf discs in the presence of sucrose, Phyton-Annales Rei Botanicae, 45: 39-44, 2005
Oros Gy., Gullner,G. és Kőmíves,T.: Metalaxil hatása a paprika levelek fejlődésére és méregtelenítő kapacitására, 10. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum: Az emberi környezet növényegészségügyi problémái. Szerk. Kövics György és Dávid István, Debrecen, ISBN: 96390 9, pp. 205-213, 2005
Kőmíves,T. and Gullner,G.: Phase I xenobiotic metabolic systems in plants, Zeitschrift für Naturforschung, 60c: 179-185, 2005
Gyulai,G., Humphreys,M., Bittsánszky,A., Skøt,K., Kiss,J., Skøt,L., Gullner,G. et al.: AFLP analysis and improved phytoextraction capacity of transgenic gshI-poplar clones (Populus x canescens L.) for copper in vitro, Zeitschrift für Naturforschung, 60c: 300-306, 2005
Gullner,G., Bittsánszky,A., Gyulai G., Kiss,J., Kömives,T. and Heszky,L.: Induction of detoxification enzymes in poplar leaves exposed to herbicides, 1st Scientific Workshop of the COST Action 859: Phytotechnologies to promote sustainable land use and improve food safety. Pisa, Italy. Abstract volume p. 80, 2005
Kömives,T., Bittsánszky,A., Gullner,G., Gyulai G., Kiss,J. and Heszky,L.: Use of transgenic poplars with elevated glutathione content in phytoremediation, 1st Scientific Workshop of the COST Action 859: Phytotechnologies to promote sustainable land use and improve food safety. Pisa, Italy. Abstract volume p. 183-184., 2005



Back »