Effect of drought and heat stress on pollen-pistil interaction, fertilisation and kernel development in wheat  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
108644
Type K
Principal investigator Jäger, Katalin
Title in Hungarian A szárazság és hőstressz hatása a búza pollen-bibe kölcsönhatására, megtermékenyülésére és szemfejlődésére
Title in English Effect of drought and heat stress on pollen-pistil interaction, fertilisation and kernel development in wheat
Keywords in Hungarian fertilitás, programozott sejthalál, reaktív oxigén származékok, stressz, szövettan, transzkriptóm analízis, ultrastruktúra
Keywords in English fertility, histology, programmed cell death, reactice oxigen species, transcriptome analysis, ultrastructure
Discipline
Plant reproduction biology (Council of Complex Environmental Sciences)80 %
Plant stress biology (Council of Complex Environmental Sciences)10 %
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)10 %
Ortelius classification: Molecular biology
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Plant Cell Biology (Centre for Agricultural Research)
Participants Barnabás, Beáta
Birinyi, Zsófia
Eitel, Gabriella
Fábián, Attila László
Gell, Gyöngyvér Mónika
Makai, Szabolcs
Papp, István
Sáfrán, Eszter
Sági, László
Starting date 2014-02-01
Closing date 2019-01-31
Funding (in million HUF) 27.676
FTE (full time equivalent) 8.74
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A búzanemesítés legnagyobb kihívása, hogy a kedvezőtlen környezeti feltételek mellett megnövelt termésstabilitású fajtákat állítson elő. A szélsőséges időjárási események közül várhatóan a hőségnek és szárazságnak lesz a legjelentősebb terméscsökkentő hatása a jövőben. A búza egyidejű szárazság és hő stresszel szembeni érzékenységének és ellenállóságának hátterében álló morfológiai, anatómiai, fiziológiai és molekuláris folyamatok azonosítása segíti a változó klímához jól adaptálódó genotípusok előállítását. A jelen pályázat keretében a pollen kialakulása során alkalmazott, 5 napig tartó szimultán hő stressz (32/24°C) és vízhiány hatását tanulmányoztuk eltérő toleranciájú búza genotípusokon. Feltártuk az egyidejű stresszek terméselemekre, morfológiára, anatómiára, funkcióképességre, fehérje és transzkript gyakoriságra gyakorolt hatását. Igazoltuk, hogy a két stressz kombinációja reaktív oxigén és nitrogen vegyületek képződését és a bibepapilla sejtek száradását váltja ki és azok funkcióvesztését idézi elő. Szoros kapcsolatot tártunk fel a reaktív vegyületek kiváltotta károsodás és a csökkenő fertilitás között, valamint meghatároztuk a proteóm és transzkriptóm stressz indukált változásait. Elsőként mutattunk rá, hogy a fertilitás csökkenését nem kizárólagosan a hímivarjejtek funkcióvesztése okozza (66%), hanem a megtermékenyítés elmaradásához a női ivarszervek sérülése is jelentős mértékben hozzájárul (34%).
Results in English
The enhancement of yield stability under unfavorable environmental conditions is one of the primary goals of wheat breeders. Among the extreme weather events, high temperature and drought are expected to be the main yield decreasing factors. The sensitivity or tolerance mechanisms of Angiosperms to simultaneous heat and drought stress are not well understood. Addressing the morphological, anatomical, physiological and molecular mechanisms conferring sensitivity and tolerance of wheat to HD co-stress will help to develop genotypes capable of adapting to a changing climate. In the frame of the present project the effect of the combination of high temperature (32/24°C) and total water withdrawal applied for 5 days during microgametogenesis of wheat genotypes with contrasting HD tolerance was studied on yield components, morphology, anatomy, functionality, physiology, transcript and protein abundance. We shed light on HD stress induced ROS and RNS generation and dehydration-triggered loss in function of stigmatic papilla cells, unraveled the link between HD stress-induced oxidative damage and fertility loss, and identify HD induced changes in stigma proteome and transcriptome. It was demonstrated for the first time that fertility loss is not determined exclusively by reduced functionality of male reproductive cells (66%). Injury of female reproductive organs is responsible for the rest of HD co-stress induced loss in fertility (34%).
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=108644
Decision
Yes





 

List of publications

 
Eitel G., Fábián A., Jäger K.: Simultaneous drought and heat stress alters gametophyte development, pollen-pistil interaction and fertilisation in wheat., Book of Abstracts, Multinational Congress on Microscopy: MCM-2015, Eger, Magyarország, 2015.08.23-2015.08.28. pp. 310-311., 2015
Eitel G., Fábián A., Jäger K.: Effect of simultaneous drought and heat stress on gametophyte development, pollen-pistil interaction and fertilisation in wheat., Abstract Book, The 26th Even-Ari Memorial Conference, Jacob Blaustein Institute for Desert Research, Sede Boqer, Israel, 26-27 April 2015, 2015
Deák C., Jäger K., Nagy VA., Oszlányi R., Barnabás B., Papp I.: C-repeat binding factor and dehydrin genes are induced co-ordinately in drought tolerance response of wheat cultivars, Journal of Agricultural Science 9:2, 2017
Eitel G., Fábián A., Jäger K.: A kombinált szárazság és hőstressz megváltoztatja a búza pollen-bibe kölcsönhatását és a megtermékenyülést, Veisz Ottó, Polgár Zsolt (szerk.) XXII. Növénynemesítési Tudományos Nap. Budapest , Magyarország , 2016. 03. 10. Budapest, p: 78. (ISBN:978-963-396-085-1), 2016
Jäger K., Sáfrán E., Fábián A., Deák C., Papp I., Barnabás B.: Effect of simultaneous heat-and-drought stress in wheat., Cereal Research Communications 45:(S1) pp. 63-64. (2017) 4th Conference of Cereal Biotechnology and Breeding (CBB4). Budapest, Magyarország: 2017.11.06 -2017.11.09., 2017
Deák C., Jäger K., Nagy VA., Oszlányi R., Barnabás B., Papp I.: A C-ismétlődő szekvenciához kötődő faktor és a dehidrin gének koordinált indukciója a búzák szárazság tolerancia válasza során., In: Veisz Ottó (szerk.) XXIII. Növénynemesítési Tudományos Nap: összefoglalók, Budapest, Magyarország, 2017.03.07 Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, 2017. p. 95. (ISBN, 2017
Fábián A., Sáfrán E., Eitel G., Jäger K.: A kombinált szárazság- és hőstressz hatása a bibepapillák reaktív oxigéngyöktartalmára őszi búzában., In: Veisz Ottó (szerk.) XXIII. Növénynemesítési Tudományos Nap: összefoglalók, Budapest, Magyarország, 2017.03.07 Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, 2017. p. 96., 2017
Jäger K., Fábián A., Eitel G., Gell G., Makai S., Sáfrán E., Barnabás B.: Az aszály és hőstressz hatása az őszi búza ivaros folyamataira., In: Veisz Ottó (szerk.) XXIII. Növénynemesítési Tudományos Nap: összefoglalók, Budapest, Magyarország, 2017.03.07 Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, 2017. pp. 55., 2017
Deák C., Jäger K., Nagy VA., Oszlányi R., Barnabás B., Papp I.: C-repeat binding factor and dehydrin genes are induced co-ordinately in drought tolerance response of wheat cultivars, Journal of Agricultural Science 9:2, 2017
Fábián A., Sáfrán E., Eitel G., Jäger K.: A kombinált szárazság- és hőstressz hatása a bibepapillák reaktív oxigéngyök tartalmára őszi búzában., In: Veisz Ottó (szerk.) XXIII. Növénynemesítési Tudományos Nap: összefoglalók, Budapest, Magyarország, 2017.03.07 Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, 2017. p. 96., 2017
Sáfrán E., Fábián A., Krárné Péntek B., Barnabás B., Jäger K.: A szimultán hő- és szárazságstressz hatása a búza fotoszintézisére., In: Karsai I., Polgár Z. (szerk.) XXIV. Növénynemesítési Tudományos Nap: Összefoglalók, Budapest, Magyarország, Magyar Tudományos Akadémia, (2018) p. 121, 2018
Deák C., Sáfrán E., Krárné Péntek B., Fábián A., Jäger K.: A búza II. fotokémiai rendszerének antennafehérjéit kódoló gének kifejeződése együttes hő- és szárazságstressz hatására., In: Karsai I., Polgár Z. (szerk.) XXIV. Növénynemesítési Tudományos Nap: Összefoglalók, Budapest, Magyarország, Magyar Tudományos Akadémia, (2018) p. 77, 2018
Fábián A., Sáfrán E., Krárné Péntek B., Barnabás B., Jäger K.: Az őszi búza bibe transzkriptom változásai kombinált szárazság- és hőstressz hatására., In: Karsai I., Polgár Z. (szerk.) XXIV. Növénynemesítési Tudományos Nap: Összefoglalók, Budapest, Magyarország, Magyar Tudományos Akadémia, (2018) p. 80, 2018
Fábián A., Sáfrán E., Szabó-Eitel G., Barnabás B., Jäger K.: Stigma functionality and fertility are reduced by heat and drought co-stress in wheat, Frontiers in Plant Science doi: 10.3389/fpls.2019.00244, 2019





 

Events of the project

 
2017-04-25 14:30:21
Résztvevők változása
2016-11-23 12:53:20
Résztvevők változása
2014-01-16 12:09:18
Résztvevők változása




Back »