 |
Poliaminok metabolizmusának és jelátvitelének kapcsolata egyéb növényi hormonokkal stressz körülmények között gabonanövényekben
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
108811 |
| típus |
K |
| Vezető kutató |
Pál Magda |
| magyar cím |
Poliaminok metabolizmusának és jelátvitelének kapcsolata egyéb növényi hormonokkal stressz körülmények között gabonanövényekben |
| Angol cím |
Polyamine metabolism and signalling in relation with other plant hormones under stress conditions in crop plants |
| magyar kulcsszavak |
poliamin metabolizmus, jelátvitel, abszcizinsav, etilén, szalicilsav, |
| angol kulcsszavak |
polyamine metabolism, signalling, abscisic acid, ethylene, salicylic acid |
| megadott besorolás |
| Növényi stresszbiológia (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 100 % |
|
| zsűri |
Agrár, Környezet, Ökológia, Földtudományok zsűrielnökök |
| Kutatóhely |
Mezőgazdasági Intézet (HUN-REN Agrártudományi Kutatóközpont) |
| résztvevők |
Balázs Ervin
Gondor Orsolya Kinga
Hamow-Tajti Judit
Janda Katalin
Kovács Viktória
Szalai Gabriella
|
| projekt kezdete |
2014-01-01 |
| projekt vége |
2018-06-30 |
| aktuális összeg (MFt) |
41.316 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
5.78 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A növények számos környezeti stressznek vannak kitéve, így azon vegyületeknek a vizsgálata, melyek képesek a növények stresszérzékenységét csökkenteni, kiemelt fontosságú. Mivel a poliaminok (PA-ok) mind magáztatásos, mind tápoldatos kezelések során védő hatást fejtettek ki abiotikus stresszekkel szemben, ígéretes vegyületeknek látszanak az abiotikus stressztolerancia növelésére. Ismert, hogy a PA-ok jelátviteli folyamata számos más metabolikus útvonallal és hormonális folyamotokkal áll kapcsolatban, illetve van átfedésben, azonban a pontos mechanizmus, amellyel a PA-ok a növényi stresszválaszt irányítják, még nem ismert. Hiányos információk állnak rendelkezésre arról, hogy stresszkörülmények között bioszintézisük hogyan szabályozott, hogy a különböző PA vegyületek arányának, továbbá a szabad, konjugált illetve kötött forma közötti átalakulásának mi a szerepe, valamint a génexpresszióra gyakorolt hatásukról, más növényi hormonokkal való kapcsolatukról. Jelen pályázat fő célja hogy a PA-ok és más növényi hormonok közötti kapcsolatokat felfedjük molekuláris és génexpressziós szinten is, továbbá, hogy a poliamin-függő jelátviteli út más védő mechanizmusokkal való összefüggéseire rávilágítsunk. Ennek érdekében a PA-kezelések hatásának vizsgálatát tervezzük végezni különböző stresszkörülmények között gabonafélékben. Az eredményektől azt reméljük, hogy a PA-metabolizmus szabályozásának megismerése új lehetőségeket mutat a gabonafélék környezeti változásokkal szembeni védelmében. A magáztatásos módszer gyakorlati jelentősége különösen ígéretesnek tűnik.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A poliaminok (PA-ok) nem csak egyszerűen védővegyületeknek tekinthetők, sokkal inkább olyan többfunkciós molekuláknak melyek megismerése további kutatásokat igényel. Irodalomból ismert, hogy a PA jelátvitel számos más metabolikus és hormonális folyamatokkal kapcsolt illetve átfed, ennek ellenére a pontos mechanizmus, hogy a poliaminok hogyan befolyásolják a növényi stresszválaszt még nem ismert. Megválaszolandó kérdések: 1. Milyen szerepe van a különböző PA-vegyületeknek, a különböző (szabad, konjugált és kötött) formáknak, és a PA-szintézis géneknek a stressztoleranciában? 2. Milyen kapcsolat van a PA-ok és más növényi hormonok, mint abszcizinsav, etilén és szalicilsav, valamint egyéb védővegyület között? 3. Melyek a közös és eltérő pontjai a PA, abszcizinsav és abiotikus stresszek által indukált jelátviteli és rezisztenciát szabályozó folyamatoknak?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Mivel a poliaminok (PA-ok) fontos szerepet töltenek be a stresszadaptációban, ezen vegyületek metabolizmusának szabályozásának jobb megismerése új lehetőségeket teremt a gabonafélék környezeti hatásokkal szembeni védelmében, különösen ígéretes gyakorlati jelentősége lehet a magáztatásos alkalmazásuknak. A kísérletek fő célja, hogy jobban megértsük a PA-ok anyagcseréjét és jelátvitelét gabonanövényekben kontroll és abiotikus stresszkörülmények között. Az eredmények hasznos információkat nyújthatnak a gabonafélék stresszindukálta jelátviteli folyamatairól, melyek a későbbi nemesítési programban is használhatóak lesznek. A génexpressziós mintázat eredményei valamint az egyéb védővegyületek vizsgálatából származó adatok alapját képezhetik ezen vegyületeknek mint stressztolerancia-serkentőknek, széleskörű, mezőgazdasági módszerként alkalmazásának kidolgozásához. Kutatásainkhoz mezőgazdaságilag fontos gabonafajokat és fajtákat használunk, melyek vizsgálata azonban sokkal nehezebb, mint a jól jellemzett modellnövényeké. Alapkutatásként, a pályázat végterméke a tudományos közlemény növénybiológiai, illetve mezőgazdasági témákban. A publikációk várható száma 1-2/ részfeladat, valamint egy összefoglaló cikk a pályázat végén. Összes várható közlemények száma: 6-7, 10-15 impakt faktorral.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A növények számos kedvezőtlen környezeti hatásnak vannak kitéve, mely hatás a globális klímaváltozással tovább fokozódik. Az abiotikus stresszhatások, mint a túl alacsony, vagy túl magas hőmérséklet, só, szárazság és UV-B sugárzás súlyos problémát jelent a mezőgazdaságban. A növények stresszérzékenységét csökkenteni képes vegyületek vizsgálata kiemelt jelentőségű. A poliaminok kis molekulatömegű, pozitív töltésű molekulák, melyek minden növényi sejtben jelen vannak. Képesek negatív töltésű molekulákkal (nukleinsavak, savas foszfolipidek, számos fehérjetípus) kapcsolatba lépni, így azokat kedvezőtlen körülmények között megvédeni. Legújabb kutatások szerint mind a magáztatásos, mind a tápoldatos kísérletek során a poliaminok védelmet nyújtottak számos növény esetén stresszkörülmények között. Habár ezen tanulmányok azt mutatják, hogy a poliamin jelátvitel más anyagcsere-utakkal és hormonális folyamatokkal is kapcsolatban áll és átfedések léteznek, a pontos mechanizmus, hogy a poliaminok hogyan fejtik ki szabályozó hatásukat a növényi stresszválasz során, még nem ismert. Ezen pályázat célja, hogy stressz körülmények között vizsgáljuk a poliamin-kezelések hatásait, ezáltal felfedjük a poliaminok és más növényi hormonok kapcsolatát molekuláris valamint génexpressziós szinten. Az eredményektől azt reméljük, hogy a poliamin-metabolizmus szabályozásának megismerése új lehetőségeket mutat a gabonafélék környezeti változásokkal szembeni védelmében. A magáztatásos módszer gyakorlati jelentősége különösen ígéretesnek tűnik.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Plants are exposed to many environmental stresses, so investigations of compounds capable of reducing the stress sensitivity of plants are of great importance. Polyamines (PAs) can be promising compounds for the reduction of abiotic stress sensitivity in plants, since both seed priming and adding PAs to the hydroponic solution have been shown to protect various plant species against abiotic stress factors. It has also been revealed that polyamine signalling is involved in direct interactions with other metabolic routes and hormonal cross-talks; but the precise mechanism by which polyamines control plant responses are largely unknown. There is a gap in information on the regulation of PAs biosynthesis under stress conditions, on the role, ratio and transformation of free PAs forms to conjugated and bound forms, on their role on gene expression and their interaction with other plant hormones. The main aims of the present proposal are to investigate the effects of PA treatment in crop plants under different stress conditions in order to reveal the relationship between PA and other plant hormones at molecular and gene expression levels to discover the possible connections of the polyamine-dependent signal transduction pathway with other known protective mechanisms. Insight into the regulation of the metabolism of these compounds will provide new perspectives for crop protection against environmental changes, in particular seed priming application has emerged as promising approach to practical applications.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Polyamines (PAs) should not be taken only as a protective compound but rather like a multifunctional molecule that likely serves as a major area for further research efforts. Recent studies indicated that polyamine signalling is involved in direct interactions with other metabolic routes and hormonal cross-talks, the precise mechanism by which polyamines control plant responses are largely unknown. Questions to be answered: 1. Characterization of the role of different polyamine compounds, forms and polyamine synthesis genes in stress tolerance. 2. Determination of the relationship between polyamines and other plant hormones such as abscisic acid, ethylene and salicylic acid, and other protective compounds. 3. What are the common and the different points of signal transduction pathways and stress resistance regulation processes found to be induced by PAs and abscisic acid treatments and abiotic stresses?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
As polyamines (PAs) play a critical role in plant stress adaptation, insight into the regulation of the metabolism of these compounds will provide new perspectives for crop protection against environmental changes, in particular seed priming application has emerged as promising approach to practical applications. The main aim of the experiments is to obtain a better understanding of the PA metabolism and signalling in crop plants under control and abiotic stress conditions. The completion of the program will provide valuable information about the stress signalling processes of cereals, which may also serve basic information for future stress breeding programs. Results related to gene expression pattern and induction of protective compounds could provide a sound basis for the elaboration of economic large-scale methods for the use of these compounds to stimulate stress tolerance. Although the main object of the investigations are crop plants, which have very important agronomical importance but it is much harder to use them than the well characterised model plants This work is basic research, where the final product is publication in international scientific journals in plant biology and agriculture. The expected numbers of the publications are 1-2 paper/task. Finally, we also plan to write a review paper. All together the expected publication product can be ca. 6-7 papers published in IF journals, with a cumulative IF of at least 10-15.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Plants are exposed to many environmental stresses, which are further aggravated by the effects of global climate change. Abiotic stress factors such as cold, salinity, heat, drought and UV-B radiation represent serious problems to agriculture. Investigations on compounds capable of reducing the stress sensitivity of plants are of great importance. Polyamines (PAs), which are small, positively charged molecules found in all plant cells, are able to bind to negatively charged molecules, e.g. nucleic acids, acidic phospholipids and various types of proteins, thus having a protective role under stress conditions. Recent publication demonstrated that both seed priming and adding PAs to the hydroponic solution have been shown to protect various plant species against abiotic stress factors.
Although recent results indicate that PA signalling is involved in direct interactions with other metabolic routes and hormonal cross-talks, the precise mechanism by which PAs control plant responses are largely unknown. The main aims of the present proposal are to investigate the effects of PA treatment in crop plants under different stress conditions and to reveal the relationship between polyamines and other plant hormones at molecular and gene expression levels. Insight into the regulation of the metabolism of these compounds will provide new perspectives for crop protection against environmental changes, in particular seed priming application has emerged as promising approach to practical applications.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Gondor O.K., Szalai G., Kovács V., Janda T., Pál M.: Relationship between Polyamines and Other Cold-induced Response Mechanisms in Different Cereal Species, JOURNAL OF AGRONOMY AND CROP SCIENCE, 2015 | | Bányai J, Maccaferri M, Cané MA, Monostori I, Spitkó T, Kuti C, Mészáros K, Láng L, Pál M, Karsai I: Phenotypical and physiological study of near-isogenic durum wheat lines under contrasting water regimes, S AFR J BOT 108: 248-255, 2017 | | Szalai Gabriella, Janda Katalin, Darkó Éva, Janda Tibor, Violeta Peeva, Pál Magda: Comparative analysis of polyamine metabolism in wheat and maize plants, Plant Physiology and Biochemistry, 2017 | | Pál Magda, Csávás Gabriella, Szalai Gabriella, Oláh Tímea, Khalil Radwan, Yordanova Rusina, Gell Gyöngyvér, Birinyi Zsófia, Németh Edit, Janda Tibor: Polyamines may influence phytochelatin synthesis during Cd stress in rice, J HAZARD MATER 340: 272-280, 2017 | | Pál M, Szalai G, Janda T: Speculation: Polyamines are important in abiotic stress signaling, PLANT SCI 237: 16-23, 2015 | | Magda Pál, Imre Majláth, Edit Németh, Kamirán Áron Hamow, Gabriella Szalai, Szabolcs Rudnóy, György Balassa, Tibor Janda: The effects of putrescine are partly overlapping with osmotic stress processes in wheat, Plant Science 10.1016/j.plantsci.2017.12.011, 2018 | | Tajti J, Janda T, Majláth I, Szalai G, Pál M: Comparative study on the effects of putrescine and spermidine pre-treatment on cadmium stress in wheat, ECOTOX ENVIRON SAFE 148: 546-554, 2018 | | Tajti J, Janda T, Majláth I, Szalai G, Pál M: Comparative study on the effects of putrescine and spermidine pre-treatment on cadmium stress in wheat, ECOTOX ENVIRON SAFE 148: 546-554, 2018 | | Bányai J, Maccaferri M, Cané MA, Monostori I, Spitkó T, Kuti C, Mészáros K, Láng L, Pál M, Karsai I: Phenotypical and physiological study of near-isogenic durum wheat lines under contrasting water regimes, S AFR J BOT 108: 248-255, 2017 | | Pál Magda, Csávás Gabriella, Szalai Gabriella, Oláh Tímea, Khalil Radwan, Yordanova Rusina, Gell Gyöngyvér, Birinyi Zsófia, Németh Edit, Janda Tibor: Polyamines may influence phytochelatin synthesis during Cd stress in rice, J HAZARD MATER 340: 272-280, 2017 | | Szalai G, Janda K, Darkó É, Janda T, Peeva V, Pál M: Comparative analysis of polyamine metabolism in wheat and maize plants, PLANT PHYSIOL BIOCH 112: 239-250, 2017 | | Gondor OK, Szalai G, Kovacs V, Janda T, Pal M: Relationship between Polyamines and Other Cold-induced Response Mechanisms in Different Cereal Species, J AGRON CROP SCI 202: (3) 217-230, 2016 | | Bányai J, Maccaferri M, Cané MA, Monostori I, Spitkó T, Kuti C, Mészáros K, Láng L, Pál M, Karsai I: Phenotypical and physiological study of near-isogenic durum wheat lines under contrasting water regimes, S AFR J BOT 108: 248-255, 2017 | | Szalai Gabriella, Janda Katalin, Darkó Éva, Janda Tibor, Violeta Peeva, Pál Magda: Comparative analysis of polyamine metabolism in wheat and maize plants, Plant Physiology and Biochemistry, 2017 | | Magda Pál, Éva Darkó, Tibor Janda and Gabriella Szalai: Putrescine induced changes during cadmium stress in rice, Plant Biology Europe EPSO/FESPB 2016 Congress, 2016 | | Magda Pál, Gabriella Szalai, Tibor Janda: Drought stress and polyamines in maize, In: XXIIIrd EUCARPIA Maize and Sorghum Conference. Konferencia helye, ideje: Montpellier, Franciaország, 2015.07.10-2015.07.12., 2015 | | M. Pál, G. Szalai, É. Darkó, T. Janda: Positive effect of putrescine pre-treatment against drought stress in wheat, In: DROPS - EUCARPIA Recent progress in drought tolerance: from genetics to modelling. Konferencia helye, ideje: Montpellier, Franciaország, 2015.06.08-06.09. p 73., 2015 | | Gondor O.K., Szalai G., Kovács V., Janda T., Pál M.: Relationship between Polyamines and Other Cold-induced Response Mechanisms in Different Cereal Species, JOURNAL OF AGRONOMY AND CROP SCIENCE, 2015 | | Pál M., Gondor O.K., Szalai G., Kovács V., Janda T.: Differences in cold-induced response mechanisms and metabolic changes in crop plants, Plant Physiology and Genetics-Archievement and Challenges Scientific Conference Book of Abstracts, 2014 | | J Bányai, M Pál, K Mészáros, K Balla, V Tóth, M Mayer, T Spitkó, L Láng, I Karsai: Abiotic stress response of durum wheat near isogenic lines, In: DROPS - EUCARPIA Recent progress in drought tolerance: from genetics to modelling. Montpellier, Franciaország, 2015.06.08-2015.06.09. Kiadvány: INRA, 2015. pp. 97, 2015 | | Pál M, Szalai G, Janda T: Speculation: Polyamines are important in abiotic stress signaling, PLANT SCI 237: 16-23, 2015 | | Magda Pál, Judit Tajti, Gabriella Szalai, Tibor Janda: Effect of abscisic acid or osmotic stress on polyamine metabolism in wheat plants, Plant Biology Europe EPSO/FESPB 2018 Congress, 2018, 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
