Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Agricultural Biotechnology Institute (ABC) (National Agricultural Research and Innovation Centre)
Participants
Dudás, Brigitta Iski, Gergely Jenes, Barnabás Kiss, György Botond Kiss, Péter Pesti, Réka Szabó, Zoltán
Starting date
2010-04-01
Closing date
2014-03-31
Funding (in million HUF)
29.894
FTE (full time equivalent)
9.88
state
closed project
Summary in Hungarian
A legújabb tanszplasztomikus technológiával előállított GM növények környezetbiztonsági és ipari szempontból is számos előnnyel rendelkeznek a hagyományos GM növényekkel szemben. A területen folyó intenzív kutatások arra engednek következtetni, hogy a dohányon kívül hamarosan más, gazdaságilag jelentős növényeknél is megjelenik a technológia alkalmazása. A módszer újdonsága miatt környezetbiztonsági adatok, amelyek közül a legjelentősebb a transzgén nem-kívánatos elterjedése, gazdaságilag fontos növények esetén még nem állnak rendelkezésre. Pályázatunk célja génsodródás kockázatbecslésére alkalmas rendszer kidolgozása kloroplaszt mutánsok segítségével gazdaságilag fontos pillangós növényben. A javasolt projekt újszerűsége abban rejlik, hogy a génsodródás vizsgálatához a GM növényeket a kloroplaszt mutáns növényekkel helyettesítjük, így a környezeti kockázatot már ebben a fázisban kizárjuk. Kísérleteinket tetraploid lucernában fogjuk végezni, első lépésként az izolált kloroplaszt mutánsokat jellemezzük, majd a mutációk azonosítása után ellenőrzött kísérleti körülmények között vizsgáljuk meg a kloroplaszt mutáció terjedését. A kapott eredmények alapján környezetbiztonsági következtetéseket tudunk levonni a transzplasztomikus technikával előállítható lucerna növényekkel kapcsolatban. Az eredményeket összevetjük az irodalomban található adatokkal is, és az eredmények alapján tervezzük egy olyan protokol kidolgozását, amely más gazdaságilag fontos növényekben is alkalmazhatóvá teszi a mutáns alapú, kockázatmentes vizsgálatokat. Eredményeink nemzetközi és hazai viszonylatban is jelentősek lehetnek a mezőgazdaság, az ipar valamint a döntéshozó testületek számára.
Summary
Plants produced with the latest transplastomic tecnnology have numerous advantages over GM plants produced by nuclear transformation both environmentally and concerning industrial applications. The intensive research in this area suggests that in the near future, besides the model plant Nicotiana, economically important crops will be produced by this technology for agronomical or industrial use. Because of the novelty of the technology, the environmental risk assessment to date is only available for Nicotiana and not done for agronomically important crops. Our objective is to use chloroplast mutants to asses the risk of gene flow in alfalfa, an agronomically important crop and based on the results of the experiments to build a model for other important crops. In our proposed project, we will characterize the isolated alfalfa plants with chloroplast mutations; we will identify the nucleotide changes and will determine the flow of the mutant gene under controlled conditions. Based on the results we will be able to determine the environmental risk level of chloroplast transformed alfalfa plants without the use of GM plants, giving important information about the environmental safety of such plants for both Hungarian and international decision making authorities. The novelty of the research is the use of chloroplast mutant plants instead of GM plants in order to reduce the possible environmental risk to zero in that phase. After comparing our mutant-based results with published data of environmental risk assessments of GM plants we plan to establish a protocol for risk-free environmental risk assessment suitable for other important crops.
Final report
Results in Hungarian
Medicago sativa RegenSY vonalból izoláltunk 27 - homoplasztómikus, fertilis, vad fenotípusú - spontán SpecR mutánst. A polimorfikus markerek segítségével 20 kereskedelmi fajtából kiválasztott egyedekkel és 18 mutáns vonallal végzett páronkénti, reciprok keresztezésekből származó F1 magokban vizsgáltuk a kloroplaszt öröklődését, amivel modellezni kívántuk a kloroplaszt terjedést lucernában. Eredményeink alapján a kloroplaszt markerként használt SpecR mind anyai, mind apai úton öröklődhet, ami megfelel az eddig közölt irodalmi adatoknak. A kiértékelt keresztezésekben megfigyeltük, hogy amelyekben valamelyik RegenSY SpecR mutáns volt az apanövény ott az utódokban nagyobb számban találtunk apai típusú kloroplasztokat, tehát a RegenSY esetében apai dominanciáról beszélhetünk. A reciprok keresztezésekben mind anyai, mind apai típusú kloroplasztot találtunk az utódokban, különböző arányokban. A kevert kloroplaszt populációt hordozó sejtekben a kevert jelleg (heteroplasztómia) nem stabil, homoplasztomikussá válva, vagy az egyik, vagy a másik plasztisz-populáció marad fenn tiszta formában. Három olyan keresztező partnert találtunk, amely kis hatékonysággal örökíti át kloroplasztjait az utódaira, akár anyaként, akár apaként szerepel a SpecR mutáns vonallal szemben a keresztezésekben. Ezeknek a vonalaknak - a jelenség genetikai alapjainak tisztázása és egy kloroplasztot nem átadó vonal kifejlesztése után - nemesítési alapanyagként lehet jelentősége.
Results in English
We isolated 27 spectinomycin resistant mutant lines from Medicago sativa RegenSY, which showed normal phenotype, were fertile and homoplastomic. Using polymorphic markers we selected polymorphic lines from 20 commercial alfalfa cultivars and used these in pair wise crosses with 18 SpecR mutant RegenSY lines. Our aim was to use the mutants as a model system for risk assessment for chloroplast transformed plants. The resulting seeds were used to determine the chloroplast inheritance in alfalfa and asses the possibility of gene drift. Our results correlated with results published up to date about biparental chloroplast inheritance in alfalfa. We found that if the RegenSY plants were used as pollen donors, the progeny mainly carried the paternal chloroplast type, and in the reciprocal crosses the progeny carried both parental chloroplast types in various ratios. Individuals which showed mixed genotype in the beginning (heteroplastomic plants) later became homoplastomic for one parental chloroplast. As a novelty we found three lines from the commercial cultivars which were ineffective in passing their chloroplast to the progeny, either as maternal or paternal parent. These lines can be used in experiments to unravel the mechanism of chloroplast inheritance and can be used to develop non-transmitting lines which can be later used in developing new cultivars.
Dudas B, Jenes B, Kiss GB, Maliga P: 2. Spectinomycin resistance mutations in the rrn16 gene are new plastid markers in Medicago sativa, VIth International Conference on Legume Genetics and Genomics (ICLGG) Hyderabad, India (poszter), 2012
Iski G, Jenes B, Dudás B: Spectinomycin rezisztens lucerna vonalak izolálása és jellemzése, MBK napok, Gödöllő, 2012. december 4-5. (előadás), 2012
Pesti R, Dudás B: Kloroplaszt polimorfizmusok vizsgálata lucernában, MBK napok, Gödöllő, 2012. december 4-5. (előadás), 2012
Dudás B, Kiss GB, Jenes B, Maliga P: Kloroplaszt mutációk és polimorfizmusok lucernában: rekombináció és öröklődés, MBK napok, Gödöllő, 2012. december 4-5. (előadás), 2012
Iski G, Dudás B, Maliga P, Jenes B, Kiss GB: Spectinomycin rezisztencia, mint kloroplaszt marker lucernában, XIX. Növénynemesítési Tudományos Napok, Keszthely, 2013. március 7. (poszter), 2013
Pesti R, Dudás B, Gurdon Cs, Maliga P: Kloroplaszt polimorfizmus vizsgálata termesztett lucerna fajtákban, XIX. Növénynemesítési Tudományos Napok, Keszthely, 2013. március 7. (poszter), 2013
Iski G, Dudás B, Maliga P, Jenes B, Kiss GB: Spectinomycin resistance as chloroplast marker in alfalfa, Hungarian Molecular Life Sciences 2013 (Molekuláris Élettudományi Konferencia 2013), Siófok 20123. április 5-7. (poszter), 2013
Pesti R, Dudás B, Gurdon Cs, Maliga P: Chloroplast polymorphism in cultivated alfalfa vareties, Hungarian Molecular Life Sciences 2013 (Molekuláris Élettudományi Konferencia 2013), Siófok 20123. április 5-7. (poszter), 2013
Events of the project
2014-01-02 14:45:17
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: (Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ), Új kutatóhely: Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóintézet (Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ).
2013-06-24 10:01:20
Vezető kutató váltás
Régi vezető kutató: Kiss György Botond
Új vezető kutató: Jenes Barnabás
A vezető kutató váltás indoka: Közalkalmazotti jogviszony megszünése
