Molekularne podstawy odporności roślin na zasolenie gleby: charakterystyka genów oksydaz NADPH (RBOH) u halofitu Eutrema salsugineum

Streszczenie: Proponowane w ramach naukowego stażu zagranicznego badania dotyczą genomowej identyfikacji, charakterystyki i analizy funkcjonalnej genów oksydazy NADPH (RBOH, ang. respiratory burst oxidase homologous) u halofitu E. salsugineum. Gatunek ten należący do Brassicaceae stanowi model do badania odpowiedzi roślin na stresy abiotyczne i jego genom został zsekwencjonowany. Białka RBOH to błonowe enzymy, które redukują tlen do O2 - przy użyciu NADPH jako donoru elektronów. Powstały O2.- ulega dysmutacji prowadzącej do utworzenia H2O2. Badania prowadzone przez Sewelam i in. (2014) na mutantach A. thaliana charakteryzujących się zwiększoną produkcją H2O2 w chloroplastach lub peroksysomach wykazały, że związek ten reguluje ekspresję wielu genów a efekt jego działania zależy od miejsca powstawania w komórce. Wcześniejsze prace na A. thaliana wskazują również, że większa produkcja H2O2 w chloroplastach w trakcie stresu indukuje jego powstawanie również w apoplaście (Mullineaux i in. 2006). Struktura genów RBOH u E. salsugineum, ich profil ekspresji w odpowiedzi na stres NaCl oraz regulacja przez hormony stresowe jak również aktywność enzymatyczna białek nie były dotychczas opisane. W ramach niniejszego projektu planowany jest pobyt badawczy w Instytucie Fizjologii Molekularnej i Biotechnologii Roślin na Uniwersytecie w Bonn w Niemczech, w grupie badawczej kierowanej przez prof. Dorothea Bartels. Tematem badawczym realizowanym przez ten zespół jest poszukiwanie zależności pomiędzy strukturą genów, ich regulacją a odpornością roślin na stres abiotyczny. Głównymi celami badań są: (1) analiza bioinformatyczna struktury genów (w tym sekwncji romotorowych) RBOH u E. salsugineum, ustalenie sekwencji białek oraz identyfikacja różnic w stosunku do białek RBOH u Arabidopsis thaliana; (2) analiza poziomu ekspresji wybranych genów RBOH w liściach E. salsugineum i A. thaliana poddanych stresowi NaCl; (3) ocena udziału hormonów stresowych, ABA oraz etylenu, w regulacji ekspresji EsRBOH; (4) ocena poziomu aktywności enzymów RBOH w liściach E. salsugineum i A. thaliana poddanych stresowi NaCl
Zrealizowanie założonych celów pozwoli na zweryfikowanie następujących hipotez badawczych: (1) istnieją różnice w strukturze białek RBOH oraz kodujących je genów pomiędzy E. salsugineum oraz A. thaliana; (2) geny RBOH u E. salsugineum mają wyższą ekspresję niż u A. thaliana; (3) ekspresja genów EsRBOH jest regulowana przez ABA oraz etylen; (4) białka RBOH u E. salsugineum są bardziej aktywne niż u A. thaliana