REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Naraščajoče potrebe po hrani, ki jih povzročata rast prebivalstva in pospešena urbanizacija, zahtevajo razvoj naprednih pristopov za izboljšanje donosa kmetijske pridelave ob hkratnem zmanjšanju okoljskih bremen. Znanost je zato postavljena pred izziv zagotavljanja trajnostnih inovacij za blaženje neugodnih abiotskih in biotskih dejavnikov na pridelke. V okviru doktorske naloge smo si prizadevali prispevati k razvoju biotehnološke proizvodnje trajnostnih spojin za zatiranje žuželčjih škodljivcev ter razviti molekularna orodja za raziskave interakcij med rastlinami in virusnimi povzročitelji bolezni.
Sintezna biologija in biotehnologija ponujata orodja za trajnostno obvladovanje žuželčjih škodljivcev. Eden izmed pristopov je biotehnološka proizvodnja insekticidov z manj škodljivimi učinki, kot so žuželčji feromoni. V ta namen so bile razvite transgene rastline vrste Nicotiana benthamiana, ki konstitutivno proizvajajo feromone vešč. Vendar visoka proizvodnja feromonov vodi do nezaželene upočasnitve rasti rastlin. Molekularne vzroke slabše rasti smo raziskali z analizo izražanja genov in medgenskimi interakcijskimi podatki iz rastlinskih mrež ter odkrili izrazit stresni odziv s povišanim izražanjem genov, povezanih s signalizacijo jasmonske kisline, in zmanjšanim izražanjem genov, povezanih s signalizacijo giberelinske kisline. Aktivacija stresne signalizacije jasmonske kisline je v rastlinah pogosto neločljivo sklopljena z inhibicijo signalizacije giberelinske kisline, ki spodbuja rast. Tarčni inženiring genov, vključenih v sklopitev obeh signalizacijskh poti, bi lahko vodil v izboljšanje rasti rastlin ob hkratni biosintezi žuželčjih spolnih feromonov in omogočil biotehnološko proizvodnjo v rastlinjakih ali celo uporabo rastlin kot bioloških razpršilnikov na poljih.
Poleg tega smo iskali kodirajoča zaporedja encimov, ki katalizirajo biosintezo spolnih feromonov kaparjev. Osredotočili smo se na vrsto Planococcus citri, za katero smo določili zaporedja transkriptov na genomskem nivoju z visoko zmogljivostnim sekvenciranjem kratkih in dolgih nukleotidnih zaporedij. Poiskali smo kandidatne gene, katerih encimski produkti bi lahko katalizirali tvorbo redke ciklobutanske strukture v spolnem feromonu vrste P. citri. Kandidatni geni predstavljajo temelje za razvoj biotehnološke proizvodnje spolnih feromonov kaparjev v rastlinah.
Za zaščito pridelkov pred okužbami se največkrat uporablja žlahtnjenje ali genetsko inženirstvo odpornih sort pridelkov. Pri načrtovanju in razvoju odpornih sort je ključnega pomena razumevanje molekularnih mehanizmov uspešnega imunskega odziva rastlin na okužbo. Za ta namen so potrebna učinkovita in specifična molekularna orodja, kot so infektivni kloni rastlinskih virusov, ki omogočajo funkcionalne raziskave rastlinskih in virusnih genov. Razvili smo robusten protokol za mutagenezo monopartitnega infektivnega klona virusa krompirja Y (PVY) in ga uporabili za pripravo infektivnega klona, označenega z zelenim fluorescenčnim proteinom (GFP). S klonom smo uspešno okužili rastline krompirja, v katerih se je vzpostavila sistemska okužba. Izraženi GFP je omogočil sledenje replikaciji in širjenju virusa v rastlinah krompirja, kar bo prispevalo k identifikaciji pomembnih tarč za genetsko izboljšavo odpornosti krompirja na PVY.