Engineering of rapeseed redox pathways to improve environmental stress tolerance.  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
128920
Type FK
Principal investigator Zsigmond, Laura Alexandra
Title in Hungarian A repce stressztűrésének javítása a redox egyensúly megváltoztatásával.
Title in English Engineering of rapeseed redox pathways to improve environmental stress tolerance.
Keywords in Hungarian repce, környezeti stressz, ROS jelátvitel
Keywords in English rapeseed, environmental stress, ROS signaling
Discipline
Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)50 %
Plant stress biology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Institute of Plant Biology (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants Aleksza, Dávid
Andrási, Norbert
Baba, Abu Imran
Bakacsy, László
Cséplő, Ágnes
Faragó, Dóra
Kant, Kamal
Pauk, János
Rigó, Gábor
Szabados, László
Valkai, Ildikó
Starting date 2018-09-01
Closing date 2024-02-29
Funding (in million HUF) 39.916
FTE (full time equivalent) 14.25
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Transzlációs kutatási projektünkben olyan Arabidopsisból és halofita rokonából izolált géneket vizsgáltunk, amelyek képesek befolyásolni a redox egyensúlyt és ezen keresztül a stressztoleranciát. Az így jellemzett és az arra alkalmas gének segítségével a repce stressztűrését javítottuk. Arabidopsisból és Lepidium crassifoliumból izolált SPQ túltermeltetése fokozta a paraquat rezisztenciát és szárazságtűrést okozott Arabidopsisban, ami jobb növekedési és túlélési képességgel párosult. A mitokondriális elektrontranszportot befolyásoló PPR40 és NDUFS8.2 gének is befolyásolták a stressztűrését. Az Arabidopsis ppr40 mutánsok fokozott szárazságtűrést mutatnak jobb túlélési képességgel, csökkent oxidatív károsodással, jobb fotoszintetikus paraméterekkel, megváltozott anyagcsereprofillal és a stresszhez kapcsolódó gének eltérő expressziójával rendelkezve. Az NDUFS8.2 szerepet játszik a stresszindukált ROS termelés szabályozásában, befolyásolja az oxidatív károsodást és hiánya fokozza a vízhiánnyal szembeni toleranciát a redox és az energia homeosztázis modulálásával. A HSFA4A és HSFA5 fehérjék vizsgálatakor a hsfa4a és keresztezett hsfa4a*hsfa5 mutánsok jobb túlélési képességgel rendelkeznek szárazság, hő+szárazság, és hő+só kombinált stressz esetében. A repcében túltermeltetett SPQ fokozta a növények vízhiánnyal szembeni ellenálló képességét. Eredményeink alapján elmondható, hogy modellnövényben azonosított gén segítségével sikerült egy haszonnövény stressztoleranciáját fokozni.
Results in English
During our translational research project, we investigated genes isolated from Arabidopsis model plant and its halophyte relative, which are capable of influencing redox balance and thereby stress tolerance. These genes were characterized and found suitable to improve stress tolerance in oilseed rape. Overexpression of SPQ (Small paraquat resistance) isolated from Arabidopsis thaliana and Lepidium crassifolium enhanced paraquat resistance and drought tolerance, associated with improved growth and survival rate. Genes affecting mitochondrial electron transport, such as PPR40 and NDUFS8.2, also influenced stress tolerance. The ppr40 mutants showed enhanced drought tolerance, higher relative water content, reduced oxidative damage, improved photosynthetic parameters, altered metabolic profiles, and differential expression of stress-related genes. NDUFS8.2 plays a role in regulating stress-induced ROS production, influencing oxidative damage and its absence enhances tolerance to water deficit by modulating redox and energy homeostasis. In a study of heat shock factor HSFA4A and HSFA5 proteins involved in ROS signaling, hsfa4a and crossed hsfa4a*hsfa5 mutants exhibit better survival under drought, heat+drought, and heat+salt combined stress, respectively. Overexpression of SPQ in rapeseed plants enhanced resistance to water deficit. Based on our results, it can be concluded that the identification of a gene in a model plant facilitated enhancing stress tolerance in a crop plant.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=128920
Decision
Yes





 

List of publications

  
Zsigmond Laura, Juhász-Erdélyi Annabella, Valkai Ildikó, Aleksza Dávid, Rigó Gábor, Kant Kamal, Szepesi Ágnes, Fiorani Fabio, Körber Niklas, Kovács László, Szabados László: Mitochondrial complex I subunit NDUFS8.2 modulates responses to stresses associated with reduced water availability, PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY 208: 108466, 2024
Kant Kamal, Rigó Gábor, Faragó Dóra, Benyó Dániel, Tengölics Roland, Szabados László, Zsigmond Laura: Mutation in Arabidopsis mitochondrial Pentatricopeptide repeat 40 gene affects tolerance to water deficit, PLANTA 259: (4) 78, 2024
Zsigmond Laura, Faragó Dóra, Kamal Kant, Sahilu Ahmad Rabilu, Benyó Dániel, Rigó Gábor, Szabados László: Engineering of rapeseed for climate change: improvement of drought tolerance with a small protein, 16th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants, 2024
Cséplő Ágnes, Zsigmond Laura, Andrási Norbert, Baba Abu Imran, Labhane Nitin M., Pető Andrea, Kolbert Zsuzsanna, Kovács Hajnalka E., Steinbach Gábor, Szabados László, Fehér Attila, Rigó Gábor: The AtCRK5 protein kinase is required to maintain the ROS NO balance affecting the PIN2-mediated root gravitropic response in Arabidopsis, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 22: 11 p. 5979 (2021), 2021
Annabella Juhász-Erdélyi, Ildikó Valkai, Gábor Rigó, Ágnes Szepesi, Dávid Alexa, Kamal Kant, Niklas Koerber, Fabio Fiorani, László Szabados, Laura Zsigmond: Characterization of mitochondrial electron transport mutants under stress conditions, Free Radical Biology and Medicine Vol. 189, Supplement 1, 20 August 2022, Page 52, 2022
Farago Dora, Zsigmond Laura, Benyo Daniel, Alcazar Ruben, Rigo Gabor, Ayaydin Ferhan, Rabilu Sahilu Ahmad, Hunyadi-Gulyas Eva, Szabados Laszlo: Small paraquat resistance proteins modulate paraquat and ABA responses and confer drought tolerance to overexpressing Arabidopsis plants, PLANT CELL AND ENVIRONMENT 45: (7) pp. 1985-2003., 2022
Kamal Kant, Gábor Rigó, Dániel Benyó, Dóra Faragó, László Szabados, Laura Zsigmond: The Arabidopsis mitochondrial protein PPR40 modulates drought tolerance., Redox Biology Congress 2022, SFRR-E and POG meeting 24-26 Augus, 2022 Ghent, Belgium, 2022
Farago Dora, Zsigmond Laura, Benyo Daniel, Alcazar Ruben, Rigo Gabor, Ayaydin Ferhan, Rabilu Sahilu Ahmad, Hunyadi-Gulyas Eva, Szabados Laszlo: Small paraquat resistance proteins modulate paraquat and ABA responses and confer drought tolerance to overexpressing Arabidopsis plants, PLANT CELL AND ENVIRONMENT 45: (7) pp. 1985-2003., 2022
Ágnes Szepesi , László Bakacsy , Attila Fehér , Henrietta Kovács , Péter Pálfi , Péter Poór , Réka Szőllősi , Orsolya Kinga Gondor , Tibor Janda , Gabriella Szalai , Christian Lindermayr , László Szabados and Laura Zsigmond: L-Aminoguanidine Induces Imbalance of ROS/RNS Homeostasis and Polyamine Catabolism of Tomato Roots after Short-Term Salt Exposure, Antioxidants 2023, 12(8), 1614, 2023
Annabella Erdélyi, Ildikó Valkai, Gábor Rigó, Ágnes Szepesi, Dávid Alexa, Niklas Koerber, Fabio Fiorani, László Szabados, Laura Zsigmond: The role of Arabidopsis thaliana mitochondrial proteins in stress responses, Magyar Biokémiai Egyesület (MBKE) és a Magyar Genetikusok Egyesülete (MAGE) 2019. március 29-31, Molekuláris Élettudományi Konferencia 2019” Eger, 2019
Zsigmond Laura, Juhász-Erdélyi Annabella, Valkai Ildikó, Rigó Gábor, Szepesi Ágnes, Alexa Dávid, Niklas Körber, Fabio Fiorani, Szabados László: Arabidopsis mitokondriális membránfehérjék szerepe az abiotikus stresszválaszokban, 49. Membrán-Transzport Konferencia, Sümeg 2019. május 14-17., 2019
A Juhász-Erdélyi, I Valkai, G Rigó, Á Szepesi, D Alexa, N Koerber, F Fiorani, L Szabados, L Zsigmond: REGULATION OF MITOCHONDRIAL RESPIRATORY PATHWAYS DURING STRESS CONDITIONS, 14th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants (14th POG Conference) July 10 - 12, 2019 in Munich, Germany, 2019
Juhász-Erdélyi Annabella, Valkai Ildikó, Rigó Gábor, Szepesi Ágnes, Alexa Dávid, Niklas Körber, Fabio Fiorani, Szabados László, Zsigmond Laura: Arabidopsis mitokondriális légzési lánc szerepe a stresszválaszokban, Magyar Szabadgyök-Kutató Társaság X. Kongresszusa. Szeged, 2019. augusztus 29-30, 2019
Faragó D, Zsigmond L, Benyó D, Ayaydin F, Alcazar R, Rigó G, Szabados L: Small Paraquat resistance proteins modulate paraquat and ABA responses and confers drought tolerance to overexpressing Arabidopsis plants, Magyar Növénybiológiai Társaság XIII. Kongresszusa. Szeged, 2021. augusztus 24-27., 2021
Kant K, Rigó G, Norbert A, Szabados L, Zsigmond L: Analysis of abiotic stress tolerance in selected genes of Arabidopsis thaliana, Magyar Növénybiológiai Társaság XIII. Kongresszusa. Szeged, 2021. augusztus 24-27., 2021
Cséplő Á, Zsigmond L, Andrási N, Baba AI, Labhane NM, Pető A4, Kolbert Z, Kovács HE, Steinbach G, Szabados L, Fehér A, Rigó G: The AtCRK5 protein kinase is required to maintain the ROS NO balance affecting the PIN2-mediated root gravitropic response in Arabidopsis, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 22: 11 p. 5979 (2021), 2021
Juhász-Erdélyi A, Valkai I, Rigó G, Szepesi Á, Alexa D, Körber N, Fiorani F, Szabados L, Zsigmond L: Arabidopsis mitokondriális fehérjék szerepe az abiotikus stresszválaszokban, Magyar Növénybiológiai Társaság XIII. Kongresszusa. Szeged, 2021. augusztus 24-27., 2021




 

Events of the project

  
2021-10-15 12:50:32
Résztvevők változása
2019-07-17 16:57:35
Résztvevők változása



Back »