 |
Genom szerkesztés megalapozása árpában és egyéb gazdaságilag fontos növényekben kutatási és fajta javítási célokra.
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
125300 |
| típus |
K |
| Vezető kutató |
Havelda Zoltán |
| magyar cím |
Genom szerkesztés megalapozása árpában és egyéb gazdaságilag fontos növényekben kutatási és fajta javítási célokra. |
| Angol cím |
Establishment of genome editing in barley and other crop species for research and crop improvement. |
| magyar kulcsszavak |
Genom szerkesztés, árpa, RNS interferencia, fajta javítás, búza |
| angol kulcsszavak |
Genome editing, barley, RNA interference, crop improvement, wheat |
| megadott besorolás |
| Növényi biotechnológia (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 40 % | | Epigenetika és génszabályozás (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 30 % | | Növényi biotechnológia (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 30 % |
|
| zsűri |
Növénytermesztés, állattenyésztés |
| Kutatóhely |
Genetika és Biotechnológia Intézet (MATE) (Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem) |
| résztvevők |
Dalmadi Ágnes
Kis András
|
| projekt kezdete |
2017-12-01 |
| projekt vége |
2023-11-30 |
| aktuális összeg (MFt) |
47.946 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
4.50 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A CRISPR/Cas9 technológia bevezetése forradalmasította a célzott genom szerkesztés módszerét és használata soha nem látott gyorsasággal terjed az alap és alkalmazott kutatásokban. A magyar tudomány fontos érdeke, hogy ezt az élenjáró technológiát megalapozzuk és kihasználjuk előnyeit az alap és az alkalmazott kutatások területén. Kísérleteinkben árpát (Hordeum vulgare) fogunk használni CRISPR/Cas9 szerkesztett vonalak előállítására a laborban már alkalmazott növény szövettenyésztési és molekuláris technikák adaptálásával és optimalizálásával. A genom szerkesztésre kiválasztott gének az RNS interferencia, laboratóriumunk fő kutatási területe, alapvető biológiai folyamatainak vizsgálatát célozzák, hogy a jelenség szerepét az árpa fejlődésében és a stressz válaszokban jobban megérthessük. A CRISPR/Cas9 használata lehetővé teszi, hogy pontos genetikai módosításokat hozzunk létre, akár többszörös módon is, értékes helyi fajták genomjában ezzel megtakarítva a pénz és időigényes hagyományos nemesítési eljárások alkalmazását. A CRISP/Cas9 rendszer tulajdonsága, hogy képes transz módon működni lehetővé teszi, hogy használatával elkerüljük azokat a hátrányokat, amelyek a tradicionális genetikai módosításokat övezi. Vizsgálni fogjuk a technológia potenciális alkalmazhatóságát olyan gének genom szerkesztésével, amelyek gazdaságilag fontos tulajdonságok határoznak meg. A genom szerkesztés megalapozását célzó kísérleteinkbe bevonjuk a búzát is, mint a gazdaságilag egyik legfontosabb növényünket.
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.
CRISPR/Cas9 technológia bevezetése forradalmasította a célzott genom szerkesztés módszerét és használata soha nem látott gyorsasággal terjed az alap és alkalmazott kutatásokban. A CRISPR/Cas9 használata lehetővé teszi, hogy pontos genetikai módosításokat hozzunk létre, akár többszörös módon is, értékes helyi fajták genomjában ezzel megtakarítva a pénz és időigényes hagyományos nemesítési eljárások alkalmazását. A CRISP/Cas9 rendszer tulajdonsága, hogy képes cisz módon működni lehetővé teszi, hogy használatával elkerüljük azokat a hátrányokat, amelyek a tradicionális genetikai módosításokat övezik. A magyar tudomány fontos érdeke, hogy ezt az élenjáró technológiát megalapozzuk és kihasználjuk előnyeit az alap és az alkalmazott kutatások területén. Kísérleteinkben árpát (Hordeum vulgare) fogunk használni CRISPR/Cas9 szerkesztett vonalak előállítására a laborban már alkalmazott növény szövettenyésztési és molekuláris technikák adaptálásával és optimalizálásával. CRISPR/Cas9 technológia lehetővé teszi, hogy az RNS interferencia (RNAi), egy szabályozási rendszer, amely a növény fejlődésben és a stressz válaszokban kritikus szerepet játszik, szerepét vizsgálhassuk a nagy genommal rendelkező árpában. AGO, DCL és RDRP RNAi komponensek célzott kiütésével vizsgálhatjuk az RNAi mechanizmusát és szerepét az árpa fejlődésében.. Másrészt, vizsgálni fogjuk a technológia potenciális alkalmazhatóságát gazdaságilag fontos tulajdonságok, vírus ellenállóság (Eif4 fogékonysági faktor eliminálása) és fokozott mag növekedés (célzott GW2 gén kiütés), elérésében. A genom szerkesztés megalapozását célzó kísérleteinkbe bevonjuk a búzát is, mint a gazdaságilag egyik legfontosabb növényünket.
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!
A CRISPR/Cas9 technológia bevezetése forradalmasította a célzott genom szerkesztés módszerét és használata soha nem látott gyorsasággal terjed az alap és alkalmazott kutatásokban. Ez a technológia már most a növényi molekuláris biológia és precíziós nemesítési eljárások élvonalába tartozik. Kísérleteinkben a CRISPR/Cas9 rendszert fogjuk felhasználni az árpa genom célzott módosítására. A nemzetközi tendenciák alapján elkerülhetetlen, hogy ezt a rendszert minél előbb el kezdjük alkalmazni az alap és az alkalmazott kutatásban. Az RNA interferencia egy olyan szabályozási rendszer, amely a növény fejlődésben és a stressz válaszokban kritikus szerepet játszik. Célzott genom szerkesztéssel ki fogjuk ütni az árpa RNS interferencia mechanizmusának több komponensét így meghatározva azok szerepét a növény fejlődésében és életfolyamataiban. Az a lehetőség, hogy célzott mutációkat vagyunk képesek előidézni, akár fontos termesztett fajtákban is, nagyban és gyorsan növelni fogja az így fejlesztett fajták előállítását. A CRISPR/Cas9 technológia nagy előnye, hogy transzgén mentes célzottan mutált növényeket is elő lehet állítani. A szakirodalomból ismert, fontos gazdasági tulajdonságokat vagy vírus rezisztenciát meghatározó gének célzott kiütésével, reményeink szerint „proof of concept”-ként, transzgén mentes árpa és esetleg búza növényeket tudunk előállítani, amelyek kedvezőbb tulajdonságokat mutatnak. Hosszabb távon ezek eredmények alkalmasak lehetnek arra, hogy fontos hazai fajták tulajdonságait javíthassuk.
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 CRISPR/Cas9 technológia bevezetése forradalmasította a célzott genom szerkesztés módszerét és használata soha nem látott gyorsasággal terjed az alap és alkalmazott kutatásokban. A CRISPR/Cas9 használata lehetővé teszi, hogy pontos genetikai módosításokat hozzunk létre, akár többszörös módon is, értékes helyi fajták genomjában ezzel megtakarítva a pénz és időigényes hagyományos nemesítési eljárások alkalmazását. A CRISP/Cas9 rendszer képes olyan módon is működni, hogy használatával elkerüljük azokat a hátrányokat, amelyek a tradicionális genetikai módosításokat övezik. A magyar tudomány fontos érdeke, hogy ezt az élenjáró technológiát megalapozzuk és kihasználjuk előnyeit az alap és az alkalmazott kutatások területén. Kísérleteinkben árpát (Hordeum vulgare) fogunk használni CRISPR/Cas9 szerkesztett vonalak előállítására. A genom szerkesztéssel kiütött gének egyrészt alapvető biológiai jelenségek megismerését segítik, másrész a technológia potenciális alkalmazhatóságát gazdaságilag fontos tulajdonságok, vírus ellenállóság és fokozott mag növekedés, elérésében. Hosszabb távon ezek eredmények alkalmasak lehetnek arra, hogy fontos hazai fajták tulajdonságait javíthassuk.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The CRISPR/Cas9 system is an efficient, and highly specific genome editing technology which has been introduced into basic and applied sciences with stunning velocity. It is inevitable to establish this ground breaking technology in Hungary and exploits its potential in basic and applied researches. In the planned experiments the economically important barley (Hordeum vulgare) will be used to generate CRISPR/Cas9 edited plants by adapting and optimizing the plant tissue culture and molecular technics already available in our laboratory. The genome editing targets will be selected to investigate basic biological processes of RNA interference components, the main research field of the laboratory, to understand its role in barley development and stress response. CRISPR/Cas9 system can also provide precise genome modifications directly in valuable local cultivars, even the introduction of multiple traits, saving the time-consuming backcrossing procedure of conventional breeding approaches. In addition, CRISPR/Cas9 systems has the potential to act in trans providing alternative approaches circumventing the drawbacks associated with traditional genetically modified organisms. We will also assess this characteristic of CRISPR/Cas9 system by targeting genes involved in trait improvement of barley. Moreover, wheat, as one of the most important crops in Hungary, will also be used as a target for genome editing.
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.
The CRISPR/Cas9 system is an efficient, and highly specific genome editing technology which has been introduced into basic and applied sciences with stunning velocity. CRISPR/Cas9 system provides precise genome modifications directly in valuable local cultivars, even the introduction of multiple traits, saving the time-consuming backcrossing procedure of conventional breeding approaches. In addition, the potential of CRISPR/Cas9 to act in cis provides alternative approaches circumventing the drawbacks associated with traditional genetically modified organisms. It is inevitable to establish this ground breaking technology in Hungary and exploits its potential in basic and applied researches. The economically important barley (Hordeum vulgare) will be used to generate CRISPR/Cas9 edited plants by adapting and optimizing the plant tissue culture and molecular technics already available in our laboratory. The CRISPR/Cas9 technology makes it possible to investigate RNA interference (RNAi), a regulatory mechanism determining many aspects of plant development and stress responses, in barley possessing a large genome. By eliminating selected AGO, DCL or RDRP components will help to understand the role and action of various components of RNAi in barley. Moreover, we assess the efficiency of the technology in trait improvement, such as virus resistance, elimination of Eif4 susceptibility factor and enhanced seed development by knocking-out a selected GW2 gene. Moreover, wheat, as one of the most important crops in Hungary, will also be used as a target for genome editing.
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.
The CRISPR/Cas9 system is an efficient, and highly specific genome editing technology which has been introduced into basic and applied sciences with stunning velocity. Utilization of CRISP/Cas9 in precious plant breeding and plant molecular biology will be and is at forefront of plant sciences. In our experiments we will use CRISPR/Cas9 system to edit the barley genome. It is imperative to urgently use this technology for basic and applied researches to maintain our international competitiveness. We will induce targeted mutations in components of RNA interference system of barley, a regulatory mechanism determining many aspects of plant development and stress responses, allowing the identification of the roles and effects of these genes in RNAi machinery and plant development. The possibility to introduce precise modifications directly in elite cultivars by genome editing will facilitate the production of superior cultivars in relative short period of time. Moreover, CRISPR/Cas9 technology allow several ways to create transgene-free mutated plants. By knocking-out well defined genes, previously demonstrated to have roles in the development of important traits or pathogen resistance, we hope that we will able to produce transgene free barley and possibly wheat plants with enhanced economical properties as a proof of concept. In long term, the generated basic knowledge can be translated into development genetic approaches leading to the improvement of economically important traits of currently used important local cultivars.
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.
The CRISPR/Cas9 system is an efficient, and highly specific genome editing technology which has been introduced into basic and applied sciences with stunning velocity. CRISPR/Cas9 system provides precise genome modifications directly in valuable local cultivars, even the introduction of multiple traits, saving the time-consuming backcrossing procedure of conventional breeding approaches. In addition, the potential of CRISPR/Cas9 provides alternative approaches circumventing the drawbacks associated with traditional genetically modified organisms. It is inevitable to establish this ground breaking technology in Hungary and exploits its potential in basic and applied researches. The economically important barley (Hordeum vulgare) will be used to generate CRISPR/Cas9 edited plants. The genome editing targets will be selected to analyse basic biological processes and assess the efficiency of the technology in trait improvement, such as virus resistance and enhanced seed development. In long term, the generated basic knowledge can be translated into development genetic approaches leading to the improvement of economically important traits of currently used important local cultivars.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
