Výzkumný tým 15: Molekulární genetika

 
 
Pracovní pozice a specializace: vědecký pracovník – populační a vývojová biologie, studium agrobiodiverzity, statistické zpracování dat, vývoj molekulárních markerů
 
Rámec a cíle výzkumu v týmu:
Činnost týmu je dlouhodobě zaměřena na aplikaci moderních technik molekulární genetiky při plnění klíčových oblastí výzkumu: udržitelného hospodaření s přírodními zdroji a udržitelné produkce potravin. Tým soustřeďuje svůj zájem zejména do těchto oblastí:
  1. Identifikace a charakterizace druhů a odrůd na úrovni genotypu pro potřeby jejich ochrany a odhalování falšování při produkci potravin.
  2. Studium biodiverzity na úrovni populací hospodářsky využitelných druhů rostlin a jejich patogenů.
  3. Studium genetické podmíněnosti hospodářsky významných znaků na úrovni genomu a transkriptomu.
  4. Vývoj molekulárních markerů pro potřeby šlechtění a dalších oblastí;
  5. Validace nových metod detekce GMO, bezpečnost nakládání s GMO a podpora státní správy při kontrolách dodržování koexistence odlišných způsobů hospodaření.
Součástí týmu je Národní referenční laboratoře pro identifikaci GMO a DNA fingerprinting akreditovaná podle ISO 17025: 2005, která je členem Evropské sítě GMO laboratoří při JRC EC a EU RL podle nařízení EU 882/2004, 1928/2003.
Do budoucna tým plánuje rozšíření metodických přístupů, které umožní hledat odpovědí na aktuální otázky praxe, rozšířit výzkum uvedených oblastí a zvýšit konkurenceschopnost týmu.
Tým spolupracuje s dalšími týmy v rámci VÚRV i s dalšími institucemi v ČR i zahraničí.
 

Specifikace činností:
 
Výzkum
  • vývoj a validace metod pro identifikaci druhů, odrůd a komodit
  • analýza populací hospodářsky významných druhů rostlin a patogenů v agroekosystémech na úrovni genotypu
  • studium genů a jejich regulace podmiňující hospodářsky významné znaky, zejména reakce rostlin na stresy, včetně nedostatku živin
  • vývoj molekulárních markerů pro potřeby šlechtěníbezpečnost GMO v agroekosystémech a potravním řetězci, jejich vývoj a stanovení 
Další činnosti 
  • poskytování služeb pro orgány státní správy a státního dozoru (SZPI, ÚKZÚZ, MZe ČR, MŽP, soukromé subjekty)
  • validační studie pro EU-RL při JRC EC Ispra a pro IRMM JRC EC Geel
  • poradní skupina pro MZe ČR - otázky koexistence odlišných způsobů rostlinné výroby, bezpečnost GM, diagnostika GM
  • poradní skupina pro MŽP - bezpečnost GM, diagnostika GM
  • poradní skupina pro ČIŽP
  • školení a poradenství pro orgány státní správy a státního dozoru, zemědělce, potravinářský průmysl
  • charakterizace genetických zdrojů rostlin v rámci Národního programu zachování genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity
  • vedení bakalářských, diplomových a disertačních prací
Jiné činnosti (služby)
  • zakázky pro privátní subjekty
 
Další členové týmu:

doc. RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc.: vedoucí odboru, vedoucí vědecký pracovník - vedoucí Národní referenční laboratoře pro identifikaci GMO a DNA fingerprinting 

Ing. Tereza Sovová, Ph.D.: vědecký pracovník, zástupkyně vedoucí týmu - zavádění nových metod a postupů pro identifikaci GMO

Ing. Ladislav Kučera, CSc.: vědecký pracovník - statistické zpracování dat, bioinformatika, vedoucí provozu NRL GMO

RNDr. Zuzana Faltusová, Ph.D.: vědecký pracovník - studium genetické podmíněnosti hospodářsky významných znaků

Ing. Lenka Drábková: asistent výzkumu (Ph.D. student) - molekulární diagnostika GMO – mateřská dovolená

Ing. Katarina Mitrová: asistent výzkumu (Ph.D. student) - zástupce vedoucího provozu NRL, molekulární diagnostika GMO, studium genomu zelenin

Ing. Pavel Svoboda: asistent výzkumu (Ph.D. student) - bioinformatika a počítačové analýzy dat

Ing. Jozef Pavel: asistent výzkumu (Ph.D. student) - studium biodiverzity a molekulární diagnostika GMO

Ing. Vladimíra Pouchová: odborný pracovník - metrolog, vedení agendy NRL GMO a týmu

Ladislava Svobodová: technik - laborant - izolace a analýzy DNA z potravinářských matric, NRL GMO, zajištění chodu NRL laboratoře

Hana Udavská: technik - laborant - izolace DNA z rostlin a patogenů, provádění pokusů a analýz, zajištění chodu výzkumné laboratoře

Ing. Jana Kůrková: odborný pracovník NRL GMO - molekulární diagnostika a stanovení GMO

Kontakty na pracovníky týmu (telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.

 
 
Nejnovější aktuální výsledky týmu:
 
Transkriptomické profilování dvou kontrastních kultivarů ječmene vystavených působení střednědobého sucha
Sucho je považováno za abiotický stres s největším dopadem na hospodářskou produkci. Ječmen představuje druh s velmi dobrou adaptabilitou k environmentálním stresům včetně sucha. K objasnění adaptačních mechanizmů ječmene na stress suchem byla s využitím DNA čipů zkoumána odezva dvou kontrastních kultivarů (senzitivní Amulet, tolerantní Tadmor) na úrovni listů a odnožovacích uzlů. Provedené analýzy odhalily, že Amulet zvyšoval především expresi genů spojených s růstem a vývojem, zatímco Tadmor zvolil strategie šetření s vodou. Obecnou reakcí obou genotypů i rostlinných orgánů byla indukce genů kódující proteiny přímo zapojené do adaptace na stres (LEA proteiny, polyaminy, RFO). V listech tolerantní kultivar vykazoval vyšší aktivitu genů kódujících molekulární chaperony (HSPs), enzymy metabolizmu síry a také proteiny detoxifikující ROS či účastnící se biosyntézy a transportu lipidů. V uzlovém pletivu byla u tolerantního kultivaru zaznamenána vyšší aktivita genů kódujících proteiny účastnící se lignifikace buněčné stěny, remodelace nukleozomu a ABRE-dependentní signalizace.
 
Obrázek: Geny reagující odlišně na stres ve zkoumaných pletivech a odrůdách ječmene na základě lineárního modelu pro analýzu genových čipů.
Citace:
Svoboda, P., Janská, A., Spiwok, V., Prášil, I. T., Kosová, K., Vítámvás, P., Ovesná, J. 2016. Global scale transcriptional profiling of two contrasting barley genotypes exposed to moderate drought conditions: contribution of leaves and crowns to water shortage coping strategies. Frontiers in Plant Science, 7: 1958.

Antioxidační aktivita S-alk(en)yl-l-cystein sulfoxidu a obsah polyphenolů v odrůdách cibule (Allium cepa L.) jsou ve vztahu ke genetickému základu
Šest kultivarů cibule (Bingo, Dormo, Elenka, Elbrus, Spirit a Sturon) pěstovaných v České republice pro komerční účely bylo analyzováno za účelem určení obsahu zdraví prospěšných látek. Výsledky ukázaly, že v čase sklizně se obsah cystein sulfoxidů pohyboval v rozmezí 32,38 až 44,16 g/kg hmotnosti sušiny, obsah polyfenolických látek byl mezi 2,66 a 3,37 g/kg hmotnosti sušiny a antioxidační aktivita se pohybovala na úrovni 0,75 až 0,83 g/kg hmotnosti sušiny. Mezi sledovanými odrůdami vykázala nejvyšší hodnoty sledovaných látek odrůda Bingo. Sledované odrůdy byly rovněž analyzovány s využitím DNA (mikrosatelity) markerů. Dendrogramy zkonstruované z datových výstupů chemických i DNA analýz byly téměř identické. 

Obrázek: Dendrogram ukazující vztahy mezi 6 kultivary cibule vypočtený na základě Euklidovských vzdáleností při použití metody shlukování UPGMA: (A) na základě SSR polymorfismu a (B) na základě obsahu ASCO, polyphenolů a antioxidační aktivity. Čísla na každým uzlem odpovídají hodnotám bootstrapu (nboot = 10 000). „Height“ ukazuje na míru nepodobnosti.
Citace:
Mitrová K., Hrbek V., Svoboda P., Hajšlová J., Ovesná J. 2016. Antioxidant Activity, S-alk(en)yl-l-cysteine Sulfoxide and Polyphenol Content in Onion (Allium cepa L.) Cultivars Are Associated with their Genetic Background. Czech Journal of Food Science, 34: 127–132.
 
Identifikace inhibitorů real-time PCR v potravinách pomocí syntetického plasmidu
Polymerázová řetězová reakce (PCR) se stala běžnou molekulárně-biologickou technikou pro rychlou a citlivou analýzu DNA ve vzorcích potravin i krmiv. Mnoho látek, které jsou buď přítomny v původním vzorku, nebo jsou přidány v průběhu jeho zpracování, mohou nicméně PCR inhibovat a podhodnotit tak analyzovaný obsah DNA. Pro správnou interpretaci výsledků je tedy nutné určit míru inhibice PCR reakce. Byl navržen a ověřen syntetický DNA plasmid, který může být využit pro identifikaci inhibice PCR. DNA sekvence, příslušné primery i sonda byly navrženy in silico, syntetizovány a sekvence byla vložena do plasmidového vektoru. Funkčnost plasmidu byla ověřena konstrukcí kalibrační křivky a provedením PCR reakce v přítomnosti různých DNA (zemědělské plodiny, houby, bakterie). Detekce inhibice byla ověřena pomocí šesti inhibujících látek s různých mechanismem účinku používaných při zpracování vzorků (EDTA, etanol, NaCl, SDS) a potravinových aditiv (glutamát sodný, tartrazin). PCR reakce se ukázala jako dobře reprodukovatelná a nebyly pozorovány žádné interakce s použitými molekulami DNA. Plasmid byl následně využit pro odhalení obsahu inhibičních složek ve třech reálných vzorcích potravin a krmiv (sušené brusinky, brusinková marmeláda, krmivo pro psy).
 
Obrázek: Elektroforetické zobrazení produktů PCR reakcí probíhající bez (A) a za přítomnosti vzrůstající koncentrace inhibitoru v reakční směsi (B-E) ukazuje zvyšující se míru inhibice.
Citace:
Sovová T., Křížová B., Hodek J., Ovesná J. 2016. Identifying inhibitors/enhancers of quantitative real-time PCR in food samples using a newly developed synthetic plasmid; Journal of the Science of Food and Agriculture, 96: 997–1001.
Sovová T., Křížová B., Drábková L., Ovesná J. 2017. Detection of PCR inhibition in food and feed with a synthetic plasmid. Czech Journal of Food Science, 35: 160–164.
 
 
PCR markery sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo
České pivo má mnohasetletou historii a tradice jeho výroby se dědí z generace na generaci. O světovou pověst českého piva se zasloužily vhodné podmínky pro pěstování sladovnického ječmene a chmele. Pivo vyráběné v České republice si pro svou nezaměnitelnou chuť získalo CHZO České pivo. Nezbytnou surovinou, která je kromě vody a chmele nositelem chuti piva je slad. Slad je vyráběn z odrůd ječmene s požadovanou tzv. sladovnickou kvalitou. Kvalitativní znaky významné pro odrůdy jarního ječmene doporučené pro výrobu Českého piva jsou pravděpodobně podmíněny geneticky, i když vliv prostředí a přítomných patogenů rovněž hraje jistou roli. Pro šlechtění ječmene je klíčovou problematikou dostupnost výchozích materiálů a efektivních selekčních nástrojů. Mezi selekční nástroje s největším užitným potenciálem patří molekulární markery. V rámci řešení projektu QJ1310091 bylo vyvinuto několik molekulárních markerů, u kterých byla provedena validace. U dvou z nich byla zajištěna právní ochrana formou užitného vzoru a jsou používány k testování šlechtitelského materiálu v rámci řešení projektu.
 
Obrázek: Elektroforetogram produktů PCR markeru Mlks3
Citace:
Leišová-Svobodová L., Tomková L. Sedláček T., Psota V., Kučera L. (2014): The application of microsatellite analysis in barley malting quality breeding programmes. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding 50(4): 268-277.
Leišová-Svobodová L., Drábková L., Sedláček T. a Kučera L. (2016): Genetická variabilita odrůd ječmene s ohledem na produkci sladu pro CHZO České pivo. Úroda 12: 169-173.
Svobodová L., Sedláček T. (2016): CAPS markér sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo Užitný vzor č. 32980.
Svobodová L., Sedláček T. (2016): PCR markér sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo. Užitný vzor č. 29790.

 
Řešené projekty:

Národní
  • MZe RO0417: Udržitelné systémy a technologie pěstování zemědělských plodin pro zlepšení a zkvalitnění produkce potravin, krmiv a surovin v podmínkách měnícího se klimatu. Věcná etapa 15: Vývoj a aplikace metod molekulární genetiky pro zvýšení produkčního potenciálu rostlin
  • NAZV QJ1530272: Komplexní strategie pro efektivní odhalování falšování potravin v řetězci (prvo)výroba ‒ spotřebitel
  • NAZV QJ1310091: Sladovnický ječmen pro České pivo
  • NAZV QK1720263: Diagnostické metody pro laboratorní kontrolu pravosti máku setého
  • TAČR TA04010331: Charakterizace a selekce C. sativa pro potravinářské i nepotravinářské využití pomocí biotechnologických postupů a vysokokapacitních metod

Mezinárodní

  • Česko-norský výzkumný program 7F14122: Conservation and breeding potential of native fruits in the Czech Republic and Norway
  • EU RP7 613609: An integrated approach to diversify the genetic base, improve stress resistance, agronomic management and nutritional processing quality of minor cereal crops for human nutrition in Europe


Seznam vybraných publikací:

Články v impaktovaných časopisech

  • Mitrova, K., Hrbek, V., Svoboda, P., Hajslova, J., Ovesna, J. 2016. Antioxidant activity, s-alk(en)yl-l-cysteine sulfoxide and polyphenol content in onion (Allium cepa L.) cultivars are associated with their genetic background. Czech Journal of Food Sciences, 34: 127-132.
  • Sovová, T., Kerins, G., Demnerová, K., & Ovesná, J. 2016. Genome Editing with Engineered Nucleases in Economically Important Animals and Plants: State of the Art in the Research Pipeline. Current Issues in Molecular Biology, 21: 41-62.
  • Svoboda, P., Janská, A., Spiwok, V., Prášil, I.T., Kosová, K., Vítámvás, P., Ovesná, J. 2016. Global Scale Transcriptional Profiling of Two Contrasting Barley Genotypes Exposed to Moderate Drought Conditions: Contribution of Leaves and Crowns to Water Shortage Coping Strategies. Frontiers in Plant Science, 7: 1958
  • Tomková-Drábková, L., Psota, V., Sachambula, L., Leišová-Svobodová, L., Mikyška, A., Kučera, L. 2016. Changes in polyphenol compounds and barely laccase expression during the malting proces. Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(2): 497-504.

Články v neimpaktovaných recenzovaných časopisech

  • Leišová-Svobodová, L., Drábková, L., Sedláček, T., Kučera, L. 2016. Genetická variabilita odrůd ječmene s ohledem na produkci sladu pro CHZO České pivo. Úroda, 12: 169-173.

Certifikované metodiky

  • Ovesná J., Mitrová K., Svobodová L. 2017: Detekce pěti virů česneku kuchyňského metodou SYBR Green real-time PCR, Certifikovaná metodika, certifikační orgán MZe ČR, 2017, VÚRV, v.v.i. 2017 ISBN: 978-80-7427-236-3.
  • Ovesná J., Mitrová K., Kučera L. 2017: Rychlá metodika pro rozlišení česneku (Allium sativum L.), typu český paličák, pomocí mikrosatelitních markerů. Certifikovaná metodika, certifikační orgán MZe ČR, 2017, VÚRV, v.v.i. 2017 ISBN: 978-80-7427-237-0.

Funkční vzorky, prototypy

  • Mitrová, K. 2016. Reakční směs pro normalizaci exprese genů v různých fázích vývoje rostlin česneku. Užitný vzor č. 29221.
  • Svobodová, L., Sedláček, T. 2016. CAPS markér sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo Užitný vzor č. 32980.
  • Svobodová L., Sedláček T. 2016. PCR markér sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo. Užitný vzor č. 29790.

Úplný přehled publikací členů týmu naleznete zde.

Pěstování rostlin pro extrakci DNA PCR destičky se vzorky analýzy mikrosatelitů
u ovsa
Vanessa Pianta (stážistka z Itálie) při přípravě PCR reakce analýzy mikrosatelitů u různých druhů čaje

Ladislava Svobodová extrahuje DNA standardů GMO 

Hanka Udavská při přípravě vzorků do Jáchyma (ABI PRISM310) Jozef Pavel provádí klonování genu pro prenyltransferázu u konopí
 
Leona Svobodová při přípravě DNA mikročipu  

Úspěchy týmu:
De 24. srpna 2017 byly při slavnostním zahájení výstavy Země živitelka v Českých Budějovicích předány ceny ministra zemědělství pro mladé vědecké pracovníky a za nejlepší realizovaný výsledek výzkumu a experimentálního vývoje v roce 2017. Třetí cenu v soutěži pro mladé vědecké pracovníky obdržel Ing. Pavel Svoboda z našeho výzkumného týmu, a to za původní vědeckou práci "Global Scale Transcriptional Profiling of Two Contrasting Barley Genotypes Exposed to Moderate Drought Conditions: Contribution of Leaves and Crowns to Water Shortage Coping Strategies". Práce publikovaná ve vědeckém časopise se zabývá dopady sucha na zemědělskou produkci. Pokusy realizované s rostlinami ječmene vedly k nalezení genů zvyšujících odolnost rostlin k suchu.

 

Nové přístrojové vybavení výzkumného týmu:
V roce 2017 se přístrojové vybavení výzkumného týmu Molekulární genetiky rozrostlo o digitální kapkovou PCR od firmy Bio-Rad. Tato nová metoda je dalším vývojovým stupněm v molekulárně-biologické oblasti, umožňující absolutní kvantifikaci nukleových kyselin s vysokou citlivostí a přesností. Přístroj bude využíván jak pro analýzy v rámci Národní referenční laboratoře pro GMO, tak i při výzkumných projektech týmu Molekulární genetiky i dalších týmů v rámci VÚRV, v.v.i.

_______________________________________________
Webová stránka týmu byla a
ktualizována k 25.09.2017

Message
zavřít