Comprehensive analysis of changes in global gene expression, full metabolome, lipid and hormone content to elucidate the mechanisms of light induced frost tolerance in cereals and in lower model plants  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
128575
Type K
Principal investigator Galiba, Gábor
Title in Hungarian Fény indukálta fagyállóság hátterének felderítésére génexpressziós mintázat, metabolom, lipid-és hormontartalom analízis segítségével gabonában és alacsonyabb rendű organizmusokban
Title in English Comprehensive analysis of changes in global gene expression, full metabolome, lipid and hormone content to elucidate the mechanisms of light induced frost tolerance in cereals and in lower model plants
Keywords in Hungarian alga, cianobaktérium, fagyállóság, fényreguláció, gabonafélék, hormonok, lipidek, szignáltranszdukció,
Keywords in English algea, cereals, cyanobacterium, frost tolerance, hormons, light regulation, lipids, signal transduction
Discipline
Plant stress biology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Agricultural Institute (Centre for Agricultural Research)
Participants Ádám, Éva
Ahres, Mohamed
Balogh, Eszter
Boldizsár, Ákos
Borbély, Péter Gábor
Dóczi, Róbert
Gierczik, Krisztián György
Gombos, Zoltán
Gulyás, Zsolt
Gyugos, Mónika
Kalapos, Balázs
Kocsy, Gábor
Kovács, László
Kovács, Terézia
Kozma-Bognár, László
Marincs, Ferenc
Monostori, István
Nádai, Tímea Virág
Pálmai, Tamás
Székely, András Csaba
Vágújfalvi, Attila
Zakar, Tomas
Starting date 2018-12-01
Closing date 2023-11-30
Funding (in million HUF) 47.174
FTE (full time equivalent) 19.31
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Vizsgálták a hormonháztartást és a lipid metabolizmust a modulált fehér fény által indukált hideg akklimatizációs folyamat során árpában. A fehér fénnyel (W) vagy távoli vörös fénnyel (FR) kiegészített fehér fénnyel megvilágított árpalevélben 5 és 15 °C-on meghatározták a lipidösszetétel és a hormontartalom különbségeit, valamint a bioszintézisüket és a jelátvitelüket befolyásoló kulcsgének expresszióját. A lipidanalízis eredményei azt mutatták, hogy a FR fénykiegészítés részben utánozta az árpa növények hideg akklimatizációja során bekövetkező lipidösszetétel-változásokat 15 °C-on. Többek között emelkedett a kettős kötések aránya és a teljes lipidtartalom. Következésképpen a megnövelt FR arány alkalmazása a beeső fehér fényben a hidegkezelés hatását utánozza. A FR fénykiegészítés 15 °C-on az abszcizinsav szintjének növelése mellett az indol-3-ecetsav és a cisz-zeatin szintjének mérsékelt emelkedését okozta. Az is bizonyítást nyert, hogy ha az FR-fénnyel módosított fehér fényt további kék fénnyel egészítik ki, vagy monokromatikus kék fényt alkalmaznak, a fagyállóság tovább növelhető. A FR alkalmazása növelte a cianobaktériumok szaporodási sebességét is, míg a lipidek tekintetében az árpánál megfigyeltektől eltérő változásokat okozott. Jellemeztük az MPK8 alapvető és fényintenzitás-függő funkcióját a C. reinhardtii-ban, amelyből kiderült, hogy fontos tényező a fotoszintézisben és a karotinoid mennyiségi változásában is.
Results in English
The hormone homeostasis and lipid metabolism during modulated light induced cold acclimation process in barley was studied. The differences in the lipid composition and hormonal content together with the expression of key genes affecting their biosynthesis and signal transduction in barley leaves illuminated with white light (W) or white light supplemented with far-red (FR) light at 5 or 15 °C was studied. The results of the lipid analyses indicated that the far-red light supplementation partially mimicked the lipid composition changes at 15 °C that occur during the cold acclimation of barley plants. The ratio of double bonds increased, the total lipid content increased. Consequently, by adding FR in the incident white light can mimic the effect of cold treatment by increasing the membrane fluidity. FR-enhanced freezing tolerance at 15 °C was associated with promotion of abscisic acid levels, and accompanied by a moderate increase in indole-3-acetic acid and cis-zeatin levels. We have also proven that if the FR-modified light is supplemented with additional blue light, or if monochromatic blue light is used, the frost resistance can be further increased. The application of FR increased the growth rate of cyanobacteria, but caused changes in the lipid composition different from those observed in barley. We characterized MPK8 basic and light intensity dependent function in C. reinhardtii, which showed its important contribution to photosynthesis and carotenoid content.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=128575
Decision
Yes





 

List of publications

  
Ahres, Mohamed ; Boldizsár, Ákos ; Gierczik, Krisztián ; Székely, András ; Vágújfalvi, Attila ; Galiba, Gábor: Az árpa fagyállóságának változása különböző fényspektrumok és hideghatás következtében, In: Karsai, Ildikó (szerk.) Növénynemesítés a 21. század elején: kihívások és válaszok : XXV. Növénynemesítési Tudományos Nap 2019 Budapest, Magyarország : Magyar Tudomán, 2019
1. Gábor Galiba, Krisztian Gierczik, Terézia Kovacs, Mohamed Ahres, Áron Hamow-Kamirán, Petre Dobrev, Éva Ádám, László Kozma-Bognár, Vankova Radomira, Zoltán Gombos.: Regulation, Signaling and Metabolic Background of Light Induced Cold Acclimation in Cereals., Plant Biology CS 2019, 26 - 31/08/2019, České Budějovice, Czech Republic, In bulletin 1/2019 of the Czech Society of Experimental Plant Biology, P 76., 2019
Mohamed, Ahres ; Terézia, Kovács ; Ákos, Boldizsár ; Krisztián, Gierczik ; András, Székely ; Zoltán, Gombos ; Attila, Vágújfalvi ; Gábor, Galiba: The combined effect of various light spectra and light intensities on barley frost-tolerance., Olomouc, Csehország : European Federation of Biotechnology (2019) , P. 125., 2019
Kovacs T., Ahres M., Gombos Z.,Galiba G.: Increased Far-red light ratio in white light and temperature dependent changes in the composition of membrane lipids., . Plant Biology CS 2019, 26 - 31/08/2019, České Budějovice, Czech Republic, In bulletin 1/2019 of the Czech Society of Experimental Plant Biology, P 87., 2019
2. Kovacs T., Ahres M., Gombos Z.,Galiba G.: . Increased proportion of far-red in the incident white light modifies membrane lipid composition by temperature dependent manner in winter barley., In CBB5 ABSTRACTS 5th Conference on Cereal Biotechnology and Breeding jointly organized by EUCARPIA Cereal Section November 4–7, 2019 • Budapest, Hungary-. P. 79, 2019
Krisztián Gierczik, Balázs Kalapos, Attila Vágújfalvi, Gábor Galiba: . Identification of putative Phytochrome Interacting Factors (PIFs) in domesticated barley (Hordeum vulgare L.)., . In CBB5 ABSTRACTS 5th Conference on Cereal Biotechnology and Breeding jointly organized by EUCARPIA Cereal Section November 4–7, 2019 • Budapest, Hungary-. P. 90., 2019
Terézia Kovács, Mohamed Ahres, Tamás Pálmai, László Kovács, Matsuo Uemura, Cristina Crosatti and Gabor Galiba: Decreased R:FR Ratio in Incident White Light Affects the Composition of Barley Leaf Lipidome and Freezing Tolerance in a Temperature- Dependent Manner, Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7557; doi:10.3390/ijms21207557., 2020
Mohamed Ahres, Krisztián Gierczik, Ákos Boldizsár, Pavel Vítámvás and Gábor Galiba: Temperature and Light-Quality-Dependent Regulation of Freezing Tolerance in Barley, Plants 2020, 9, 83; doi:10.3390/plants9010083., 2020
Gierczik, Krisztián ; Vágújfalvi, Attila ; Galiba, Gábor ; Kalapos, Balázs: In Silico Identification of Putative Barley Phytochrome Interacting Factors (PIFs), Georgikon for Agriculture: A Multidisciplinary Journal in Agricultural Sciences 23 : 2 pp. 2-15. , 14 p., 2019
Krisztián Gierczik, Tomislava Vukušić, László Kovács, András Székely, Gabriella Szalai, Slobodan Milošević, Gábor Kocsy, Kinga Kutasi and Gábor Galiba: Plasma‐activated water to improve the stress tolerance of barley., Plasma Process Polym. 2020;e1900123; https://doi.org/10.1002/ppap.201900123, 2020
Ahres, Mohamed ; Pálmai, Tamás ; Gierczik, Krisztián ; Dobrev, Petre ; Vanková, Radomíra ; Galiba, Gábor: The Impact of Far-Red Light Supplementation on Hormonal Responses to Cold Acclimation in Barley., Biomolecules 2021 Mar 17;11(3):450., 2021
Davide Guerra · Caterina Morcia · Franz Badeck · Fulvia Rizza · Stefano Delbono · Enrico Francia ·Justyna Anna Milc · Istvan Monostori · Gabor Galiba · Luigi Cattivelli · Alessandro Tondelli: Extensive allele mining discovers novel genetic diversity in the loci controlling frost tolerance in barley., Theoretical and Applied Genetics volume 135, pages 553–569, 2022
Boldizsár, Ákos ; Soltész, Alexandra ; Tanino, Karen ; Kalapos, Balázs ; Marozsán-Tóth, Zsuzsa ; Monostori, István ; Dobrev, Petre ; Vankova, Radomira ; Galiba, Gábor: Elucidation of molecular and hormonal background of early growth cessation and endodormancy induction in two contrasting Populus hybrid cultivars, BMC Plant Biology volume 21, Article number: 111, 2021
Rady, Mohamed Ramadan ; Gierczik, Krisztián ; Ibrahem, Mona Mohamed ; Matter, Mohamed Ahmed ; Galiba, Gábor: Anticancer compounds production in Catharanthus roseus by methyl jasmonate and UV-B elicitation, SOUTH AFRICAN JOURNAL OF BOTANY 142 pp. 34-41, 2021
Ahres M., Pálmai T., Kovács T., Kovács L., Lacek J., Vankova R., Galiba G., Borbély P.: The Effect of White Light Spectrum Modifications by Excess of Blue Light on the Frost Tolerance, Lipid- and Hormone Composition of Barley in the Early Pre-Hardening Phase, PLANTS-BASEL 12: (1) 40, 2023




 

Events of the project

  
2024-03-18 10:39:00
Résztvevők változása
2022-01-10 11:32:03
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Növényi Molekuláris Biológiai Osztály (Agrártudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Mezőgazdasági Intézet (Agrártudományi Kutatóközpont).
2020-09-24 13:46:44
Résztvevők változása
2020-02-13 14:00:55
Résztvevők változása
2019-10-10 16:43:26
Résztvevők változása



Back »