Investigation of the genetic background of the glycoside biosynthesis in roseroot  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83728
Type PD
Principal investigator Benyóné György, Zsuzsanna
Title in Hungarian A rózsagyökér glikozid bioszintézisének genetikai vizsgálata
Title in English Investigation of the genetic background of the glycoside biosynthesis in roseroot
Keywords in Hungarian rózsagyökér, glikozid, bioszintézis
Keywords in English roseroot, glycoside, biosynthetic pathway
Discipline
Horticulture (Council of Complex Environmental Sciences)70 %
Cell genetics (Council of Medical and Biological Sciences)15 %
Ortelius classification: Plant genetics
Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences)15 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Genetics and Plant Breeding (Corvinus University of Budapest)
Starting date 2011-04-01
Closing date 2014-03-31
Funding (in million HUF) 12.361
FTE (full time equivalent) 2.09
state closed project
Summary in Hungarian
A rózsagyökér glikozid bioszintézisének genetikai vizsgálata.

A pályázó finnorszában megkezdett témáját, amelyből doktori disszertációját is írta, kívánja folytatni a posztdoktori ösztöndíj keretében. A Budapesti Corvinus Egyetem Genetika és Növénynemesítés Tanszéke befogadta ezt a témát az elmúlt években, és támogatja, így bővítve a Tanszéken kutatott növények körét.
Az ösztöndíj keretében a rózsagyökér glikozid bioszintézisében résztvevő enzimeket kódoló gének vizsgálatára kerül sor: a gének szekvenciájának feltárása illetve azok expressziójának vizsgálata a cél. A munkához kapcsolódóan egy rózsagyökér gyűjtemény kialakítására is sor kerül a tanszék soroksári kísérleti telepén, különböző földrajzi eredetű és hatóanyag összetételű genotípusok begyűjtésével.
Bár a rózsagyökér Magyarországon nem honos, de a pályázó a növényhez kapcsolódó eddigi kutatási eredményei nemzetközileg elismertek. A pályázatban vállalt kutatási téma fontos információkkal szolgálhat a rózsagyökér glikozidszintéziséről, amely eredmények segíthetik a rózsagyökér glikozidjait tartalmazó gyógytermékek előállításához szükséges hatóanyagok akár szövetkultúrában való előállítását.
Summary
Investigation of the genetic background of the glycoside biosynthesis in roseroot

The applicant is planning to continue her doctorate research project, which she has started in Finland. The CUB Department of Genetics and Plant Breeding has been housing roseroot research since the applicant got back to Hungary with that enlarging the number of the investigated plant species at the department.
In course of the project the investigation of the genes encoding for enzymes that take part in the glycoside biosynthesis of roseroot is planned: sequence exploration and expression analysis of those genes. In connection to the project a roseroot collection will be established at the experimental field of the department including several roseroot plants from different geographical origin and with different secondary metabolite profile.
Although roseroot is not native to Hungary, but the research work of the applicant is internationally known and recognised. The planned research will result important data about the glycoside biosynthesis of roseroot, which can enable the production of the health promoting active agents of roseroot in cell cultures.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Létrehoztunk egy Rhodiola rosea génbankot és felmértük a minták genetikai diverzitását SSR markerekkel. A begyűjtött Rhodiola rosea minták egész Európa területéről származnak. Összesen 369 egyedet vizsgáltunk 19 populációból. Néhány populáció esetén lehetőség volt a külföldi parterek jóvoltából az adott populáció egyedeinek HPLC vizsgálatára is. Ezekben az esetekben összehasonlítottuk a kémiai és a genetikai diverzitást és bár mindegyik esetben elkülönültek a legalacsonyabb vagy a legnagyobb glikozidtartalommal rendelkező populációk egyedei, összességében mégsem sikerült markert rendelnünk ezekhez a tulajdonságokhoz. Célul tűztük ki a két glikozid típus bioszintézis útjaiban résztvevő gének izolálását, ezek: a fenilalanin ammónia liáz, a hidroxifahéj-CoA ligáz, a fahéj-CoA reduktáz, a fahéjalkohol dehidrogenáz, tirozin dekarboxiláz és UDP-glükóztranszferáz gének. A gének hosszabb-rövidebb részlete birtokunkba van már, tovább folytatjuk a gének teljes szekvenciájának megismerésére irányul. Vizsgáltuk a fenti gének expressziójának változását a vegetációs idő folyamán rizóma, gyökér és levél mintákon termőhelyen és fitotrónban is. Ugyanezen minták HPLC vizsgálatát is elvégeztük. Megállapítottuk, hogy a levelek nyomokban tartalmazták a vizsgált glikozidokat, a földalatti minták óriási szórást mutattak, mind időpontonként, mind egyedenként. Speciális statisztikai elemzést kellett végezni, mert a nagy szórás miatt a hagyományos módszerek nem vezettek eredményre.
Results in English
A Rhodiola rosea genebank was established and the genetic diversity of the samples was assessed. The samples were collected from whole Europe, all together 369 individuals from 19 populations. The samples of some population have been analysed by HPLC thanks to the collaborators. In these cases the chemical and genetic diversity have been compared. In all cases the most and the least glycoside containing population formed a separate cluster in the given region, but no specific marker could have been assigned. An aim was to isolate and characterise the genes involved in the biosynthesis of the glycosides, these are: phenylalanine ammonia lyase, hydroxycinnamate:CoA ligase, cinnamyl-CoA reductase, cinnamyl alcohol dehydrogenase, tyrosine decarboxylase and UDP-glucosetransferase. The sequence of the isolated genes are not complete yet, we are still continue working on them. The expression of these genes was studied during the vegetation period in root, rhizome and leave samples in field and in fitotron. The same samples were also analysed by HPLC. The leaves contained the glycosides only in traces. The underground parts showed very big deviation, both according to the individuals, both according to the sampling times. Special statistical analysis should have been performed.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83728
Decision
Yes





 

List of publications

  
Mirmazloum, I., Forgács, I., Zok, A., Pedryc, A., György, Z.: Transgenic Callus Culture Establishment, a Tool for Metabolic Engineering of Rhodiola rosea L., Acta Scientiarum Polonorum Series Hortum Cultus, 2014
György,Z., Vouillamoz, J., Ladányi, M., Pedryc, A.: Genetic survey of Rhodiola rosea L. populations from the Swiss Alps based on SSR markers, Biochemical Sytematics and Ecology, 54:137-143., 2014
György,Z., Fjelldal, E., Ladányi, M., Aspholm, P.E., Pedryc, A.: Genetic diversity of roseroot (Rhodiola rosea) in Northern-Norway., Biochemical Sytematics and Ecology, 50:361-367., 2013
György,Z., Fjelldal, E., Szabó, A., Aspholm, P.E., Pedryc, A.: Genetic diversity of golden root (Rhodiola rosea L.) in North-Norway based on recently developed SSR markers, Turkish Journal of Biology 37: 655-660., 2013
György,Z., Szabó, M., Bacharov, D., Pedryc, A.: Genetic Diversity Within and Among Populations of Roseroot (Rhodiola rosea L.) Based on Molecular Markers, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 40(2): 266-273, 2012
Mirmazloum, I., György, Z.: Review of the molecular genetics in higher plants towards salidroside and cinnamyl alcohol glycosides biosynthesis in Rhodiola rosea L., Acta Alimentaria 41: 133-146., 2012
György, Z.,: Biotechnology of roseroot., In Rhodiola rosea (Eds.: Cuerrier, A. and Ampong-Nyarko, K.). CRC Press LLC, Taylor and Francis Group, New York, USA, ISBN-13: 978-1439888407, 2014
Wilhelm, J., Pedryc, A., György, Z: Európai Rhodiola rosea populációk felmérése molekuláris markerekkel., Kertgazdaság 46(1):76-83., 2014
Veress, A., Lendvay, B., Pedryc, A., György Z.: Markerfejlesztés Rhodiola rosea fajra., Kertgazdaság 45(4): 63-70., 2013
György, Z., Derzsó, E., Galambosi, B., Pedryc, A.: Genetic diversity of Finnish Rhodiola rosea populations based on SSR and ISSR analysis., Abstract book of the the I. International Symposium on Medicinal, Aromatic and Nutraceutical Plants from Mountainous Areas, 2011. 07. 06-09. Saas-Fee, Switzerland, 2011
Mirmazloum I., Pedryc A., Komáromi B., Ladányi M., Malekzadeh M. György Z.: Seasonal influence on glycosides content and their counterpart gene’s expression in Rhodiola rosea L., Proceedings of 3rd International Horticultural Conference for Post-graduate Students 2013, October 23rd-24th 2013, Lednice, Czech Republic, ISBN 978-80-7375-892-9. pp. 23, 2013
György Z., Szabó M., Bacharov D., Pedrycz A: Ázsiai rózsagyökér populációk genetikai vizsgálata SSR markerekkel, . XVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2011. , Összefoglalók (Szerk.: Veisz O.) p. 125., 2011
György, Z., Trócsányi, E.: Rhodiola rosea mikroszaporítása, . XVIII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2012. Összefoglalók (Szerk.: Veisz O.) MTA, Budapest ,p.82., 2012
György,Z., Szabó, M., Bacharov, D., Pedryc, A.: Genetic Diversity Within and Among Populations of Roseroot (Rhodiola rosea L.) Based on Molecular Markers, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 40(2): 266-273, 2012
Mirmazloum, I., György, Z.: Review of the molecular genetics in higher plants towards salidroside and cinnamyl alcohol glycosides biosynthesis in Rhodiola rosea L., Acta Alimentaria 41: 133-146., 2012
György,Z., Fjelldal, E., Szabó, A., Aspholm, P.E., Pedryc, A.: Genetic diversity of golden root (Rhodiola rosea L.) in North-Norway based on recently developed SSR markers, Turkish Journal of Biology, in press, 2013
György Z., Derzsó E., Galambosi B., Pedrycz A: Genetic diversity of Finnish Rhodiola rosea populations based on SSR and ISSR analysis, Acta Horticulturae (Proceedings of the I. International Symposium on Medicinal, Aromatic and Nutraceutical Plants from Mountainous Areas, 2011. 07. 06-09. Saas-Fee, Switz, 2012
György, Z., Vouillamoz, J., Pedryc, A.: Genetic diversity of Rhodiola rosea populations from the Alps based on SSR markers., Book of Abstracts 5th International Symposium Breeding Research on Medicinal and Aromatic Plants, 18-20. June, 2012, Wien, Austria pp. 19., 2012
Mirmazloum I, Pedryc A, György Z.: Biosynthetic Pathways of Salidroside and Cinnamyl Alcohol Glycosides in Rhodiola rosea L., 13th International Congress of the Society for Ethnopharmacology. Book of abstract p 153. September 2-6. 2012. Graz , Austria., 2012
György Z., Wilhelm J., Pedrycz A.: Közép-európai Rhodiola rosea L. populációk diverzitásának felmérése SSR markerekkel, XX. Növénynemesítési Tudományos Napok: Növénynemesítés a megújuló mezőgazdaságban, 2014. március 18. Budapest, pp 155-159., 2014
Mirmazloum, I., Forgács, I., Zok, A., György, Z.: Transgenic callus culture establishment, an alternative tool for Rhodiola rosea bioengineering, 5th International Symposium Breeding Research on Medicinal and Aromatic Plants, 18-20. June, 2012, Wien, Austria, Book of Abstracts p.84., 2012
Mirmazloum, I., Forgács, I., Zok, A., György, Z: Transzgénikus Rhodiola rosea kallusz kultúra létrehozása., XVIII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2012. Összefoglalók (Szerk.: Veisz O.), MTA, Budapest p.90., 2012
Mirmazloum, I., Komáromi, B., Ladányi, M., Pedryc, A., György, Z.: Glycoside content in Rhodiola rosea L.: dynamics and expression pattern of genes involved in the synthesis of rosavins., Book of Abstracts of the Internataional Symposium on Medicinal Plants and Natural products. 17-19 June, 2013, Montreal, Quebec, Canada p. 29., 2013
György Z., Derzsó E., Galambosi B., Pedrycz A.: Genetic diversity of Finnish Rhodiola rosea populations based on SSR and ISSR analysis., Acta Horticulturae 955: 197-202., 2012



Back »