Výzkumný tým 13: Biologie stresu a biotechnologie ve šlechtění

Vedoucí týmu: Ing. Miroslav Klíma, Ph.D.

Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník - optimalizace a využití "in vitro" kultur, šlechtění brukvovitých plodin

Rámec a cíle výzkumu v týmu:
Studium genetického založení hospodářsky důležitých znaků a vlastností rostlin, s důrazem na rezistenci polních plodin vůči stresům spojeným se změnou klimatu (teplotní extrémy, sucho, některé choroby) a na další aktuální požadavky agrárního sektoru. Aplikace metod na bázi rostlinných kultur "in vitro", proteomických a biotechnologických postupů. Vývoj laboratorních a provokačních testů se zaměřením na tvorbu a výběr genotypů obilovin, řepky olejky, dalších brukvovitých plodin a máku setého s požadovanými parametry výnosu, kvality a odolnosti ke stresům. Aplikace systémů sterility v hybridním šlechtění brukvovitých plodin. Rozvoj proteinového fenotypování a markerování pomocí specifických proteinů a transkriptů.  
 

Specifikace činností:

Výzkum
  • vývoj a aplikace metod kultivace "in vitro" (tkáňové, prašníkové, mikrosporové, protoplastové, somatická hybridizace, embryo rescue) na širší spektrum plodin – řepka, brukvovitá zelenina, mák a další
  • vývoj a aplikace laboratorních a provokačních metod hodnocení tolerance polních plodin k abiotickým stresům, zejména na mrazuvzdornost, suchovzdornost a horkovzdornost
  • analýza morfologických a fyziologicko-biochemických znaků a vlastností pro bližší kvantitativní charakterizaci fenotypových projevů rostlin (např. charakteristiky fotosyntetické produkce, hromadění osmoprotektantů, WUE-efektivita využití vody, root/shoot poměr)
  • charakteristika a využití genových zdrojů pro tvorbu nových genotypů ječmene, pšenice a řepky olejky s vyšší stabilitou produkce pomocí biotechnologických (dihaploidy, resyntéza řepky, in vitro selekce aj.) a proteomických (1 a 2-D PAGE) metod
  • studium a implementace perspektivních systémů sterility, využitelných v hybridním šlechtění řepky olejky a brukvovitých zelenin
  • analýza proteinů a proteomu obilovin a dalších plodin; studium genetických systémů řídících toleranci rostlin a hledání proteinových markerů za účelem stanovení diagnózy tolerance plodin ke stresům
Další a jiné činnosti
  • tvorba a výběr rostlinných materiálů pro využití ve šlechtění, např. tvorba zcela homozygotních linií řepky a dalších brukvovitých plodin pro šlechtění liniových a hybridních odrůd
  • stanovení embryogenní schopnosti liniových a hybridních komponent řepky a brukvovité zeleniny
  • stanovení aktuální zimovzdornosti, mrazuvzdornosti a některých parametrů vodního režimu rostlin pro potřeby odrůdového a genotypového hodnocení
  • stav porostů a prognóza výskytu škodlivých faktorů během přezimování ozimů
 
Další členové týmu:

RNDr. Ilja Tom Prášil, CSc.: vedoucí vědecký pracovník –  biologie stresu a rezistence plodin vůči abiotickým stresům

Mgr. Pavel Vítámvás, Ph.D.: samostatný vědecký pracovník –  využití proteomických metod pro výzkum odpovědí rostlin na abiotické a biotické stresy

RNDr. Klára Kosová, Ph.D.: samostatná vědecká pracovnice – proteomika a její využití pro studium abiotických a biotických stresů

Ing. Vratislav Kučera, CSc.: emeritní vědecký pracovník – studium a využití perspektivních hybridních systémů a metod dihaploidů ve šlechtění řepky olejky

Ing. Ladislav Bláha, CSc.: emeritní vědecký pracovník – kořenový systém rostlin, vitalita a další vlastnosti semen v měnícím se klimatu

Ing. Jana Musilová: samostatná vědecko-technická pracovnice – samostatné vedení a organizace polních a nádobových pokusů

Ing. Marie Coufová: samostatná vědecko-technická pracovnice – administrace projektů, zajištění pokusů v regulovaných podmínkách

Mgr. Zdeněk Cit: samostatný vědecko-technický pracovník – samostatné vedení laboratorních pokusů, experimentální práce v oblasti proteomických analýz

Ing. Tereza Ulvrová: vědecko-technická pracovnice – zakládání in vitro kultur, pasážování regenerantů, křížení

Bc. Petra Bartošová: vědecko-technická pracovnice – zakládání in vitro kultur, pasážování regenerantů, křížení

Bc. Pavla Bryxová: vědecko-technická pracovnice – zakládání in vitro kultur, pasážování regenerantů, křížení

Václava Střesková: samostatná odborná pracovnice – příprava laboratorního skla a pomůcek, kultivačních médií, převod regenerantů do "in vivo", křížení

Jaroslav Šrámek: samostatný odborný pracovník – výsev, výsadba, ošetřování donorových rostlin a regenerantů, udržování skleníkových a polních pokusů

Ing. Tereza Bláhová: Ph.D. studentka VŠCHT – studium reakce a odolnosti obilnin na sucho na fyziologické, proteomické a subproteomické úrovni, W-blot, DIGE, LC-MS/MS

Bc. Tanya Smirnová: Ing. studentka VŠCHT – proteomická analýza (W-blot, DIGE, LC-MS/MS) chladem stresovaných obilnin a melounů vystavených suchu

Bc. Anna Zubová: Ing. studentka VŠCHT – izolace buněčného jádra stresovaných obilnin a jeho analýza pomocí proteomických technik (W-blot, DIGE, LC-MS/MS)

Jana Dandová: Bc. studentka VŠCHT – základní fyziologické analýzy (WSD, DW, fluorescence chlorofylu, OP) a proteomické techniky (/W-blot, DIGE) na vybraných stresovaných rostlinách

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


Nejvýznamnější aktuální výsledky týmu:

Využití proteomiky ke studiu odezvy dvou kontrastních ječmenů, glykofytního Hordeum vulgare a halofytního Hordeum marinum, na zasolení

Fyziologický experiment zaměřený na vystavení mladých rostlin glykofytního kulturního ječmene Hordeum vulgare cv. Tadmor a halofytního planého ječmene Hordeum marinum zvýšené koncentraci soli (300 mM NaCl). Stanovení základních fyziologických charakteristik spojených s vodním režimem (vodní sytostní deficit, osmotický potenciál, akumulace prolinu) a akumulace dehydrinových proteinů bylo doplněno analýzou změn totálního proteomu vyextrahovaného z odnožovacích uzlů vystavených kontrolním podmínkám (0,2 mM NaCl) a zvýšené koncentraci soli (300 mM NaCl). Proteiny byly nejprve rozděleny pomocí 1D SDS-PAGE do čtyř frakcí a následně identifikovány pomocí ESI-MS/MS. Celkem bylo identifikováno cca 300 proteinů vykazujících kvantitativní i kvalitativní rozdíly mezi experimentálními variantami, které byly následně na základě své předpokládané biologické funkce rozděleny do 25 funkčních skupin.
Citace:
Maršálová L., Vítámvás P., Hynek R., Prášil I.T., Kosová K. (2016): Proteomic response of Hordeum vulgare cv. Tadmor and Hordeum marinum to salinity stress: Similarities and differences between a glycophyte and a halophyte. Frontiers in Plant Science 7: 1154. DOI: 10.3389/fpls.2016.01154

Využití proteomiky a dehydrinů pro hodnocení odolnosti plodin vůči chladu a suchu
Proteomický výzkum odpovědi různě odolných odrůd na abiotický stres nám umožňuje spolu s fyziologickými analýzami i na proteinové úrovni popsat aktuální stavu rostlin a hodnotit míru jejich poškození. Proteiny významně ovlivněné abiotickým stresem patřily mezi různé skupiny proteinů (fotosyntetického aparátu, metabolismu cukrů, lipidů, aminokyselin, stresové a ochranné proteiny). Díky akumulaci dehydrinů jsme dokázali validovat výsledky získaté proteomickými či transkriptomickými postupy. Znovu se také potvrdilo, že úroveň dehydrinů se liší u různě odolných odrůd srovnávaných ve stejných podmínkách.
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), 1-17
Kalapos B., Dobrev P., Nagy T., Vítámvás P., Gyorgyey J, Kocsy G., Marincs F., Galiba G. (2016) Transcript and hormone analyses reveal the involvement of ABA-signalling, hormone crosstalk and genotype-specific biological proceses in cold-shock response in wheat. Plant Science 253, 86-97
Kosová K., Vítámvás P., Maršálová L., Hynek R., Prášil I.T. (2016): Možnosti využití gelové proteomiky ke studiu odezvy obilnin (pšenice setá, ječmen setý) na stresové faktory a ke zlepšení jejich odolnosti. Úroda 12/2016, 25-30.
Kosová K., Vítámvás P., Urban M.o., Prášil I.T. (2016): Proteomika a její využití v rostlinné biologii a ve šlechtění zemědělských plodin. V: Hnilička F., Středa T. (eds): Rostliny v podmínkách stresu - abiotické stresory. Str. 2O7-227. ČZU Praha a MENDELU Brno. ISBN: 97 8-80-213 -2680-4.

Dihaploidní odrůda ozimé řepky Orex
Jedná se o první tzv. dihaploidní odrůdu řepky vzešlou z českého šlechtění v rámci sdružení „Česká řepka“. Česká republika je tak po Polsku teprve druhou zemí bývalého východního bloku, která je schopna vytvářet odrůdy řepky tohoto typu. Křížení výchozích materiálů bylo provedeno na šlechtitelské stanici OSEVA PRO s.r.o., Výzkumný ústav olejnin Opava, aplikace biotechnologií při tvorbě dihaploidů probíhala ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v.v.i. v rámci projektu NAZV QI 111A075. Výhoda dihaploidního systému tkví v tom, že lze rychle vytvářet zcela uniformní linie a pružně tak reagovat na požadavky pěstitelů této olejniny. 100% genetická uniformita pak významnou měrou přispívá k vysoké vyrovnanosti porostů takovýchto odrůd.


Řešené projekty:

  • 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 13: Geneticky podmíněná rezistence k abiotickým stresům, aplikace proteomiky a biotechologií ve šlechtění (řešitel)
  • QJ1310055: Zvýšení ekonomické efektivity v zemědělské prvovýrobě využitím odrůd obilovin s vyšší odolností k mrazu, suchu a virózám, vhodných pro pěstitelské podmínky ČR v období silnějších výkyvů meteorologických vlivů (řešitel) 
  • LD14087: Odezva proteinu obilovin (ječmen setý, pšenice setá) na patogeny rodu Fusarium a jimi produkované mykotoxiny (řešitel)
  • LD15167: Proteomické fenotypování odezvy na abiotický stres u pšenice a ječmene (řešitel) 
  • Dotační titul 3.d.: a) Tvorba genotypů řepky ozimé s vysokou odolností vůči mrazu a suchu. b) Tvorba genotypů vybraných obilnin a pseudoobilnin pro rozšíření spektra pěstování plodin (genotypů) v ekologickém zemědělství (EZ)
     

Vybrané publikace a další výsledky (2015-2016):

Jimp – článek v impaktovaném časopise

  • Havlíčková, L., Klíma, M., Přibylová, M., Hilgert-Delgado, A. A., Kučera, V. & Čurn, V. 2015. Non-destructive in vitro selection of microspore-derived embryos with the fertility restorer gene for CMS Ogu-INRA in winter oilseed rape (Brassica napus L.). Electronic Journal of Biotechnology, 18(1): 58-60.
  • Hilgert-Delgado, A. A., Klíma, M., Viehmannová, I., Urban, M., Cusimamani, E. & Vyvadilová, M. 2015. Efficient resynthesis of oilseed rape (Brassica napus L.) from crosses of winter types B. rapa x B. oleracea via simple ovule culture and early hybrid verification. Plant Cell Tissue and Organ Culture , 120(1): 191-201.
  • Kosová, K., Vítámvás, P., Hlaváčková, I., Urban, M., Vlasáková, E. & Prášil, I. 2015. Responses of two barley cultivars differing in their salt tolerance to moderate and high salinities and subsequent recovery. Biologia Plantarum, 59(1): 106-114.
  • Kosová, K., Vítámvás, P., Urban, M., Klíma, M., Roy, A. & Prášil, I. 2015. Biological Networks Underlying Abiotic Stress Tolerance in Temperate Crops—A Proteomic Perspective. International Journal of Molecular Sciences, 16(9): 20913-20942.
  • Mařík, P., Chrpová, J., Prášil, I. & Sedláček, T. 2015. Six-row Winter Barley Lancelot. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 51(2): 75-77.
  • Vítámvás, P., Urban, M., Škodáček, Z., Kosová, K., Pitelková, I., Vítámvás, J., Renaut, J. & Prášil, I. 2015. Quantitative analysis of proteome extracted from barley crowns grown under different drought conditions. Frontiers in Plant Science, 6(June)

Jrec - článek v recenzovaném časopise

  • Hilgert-Delgado, A. A., Vrbovský, V., Endlová, L., Urban, M. & Klíma, M. 2015. Tvorba nových genotypů a hodnocení vybraných parametrů kvality semene resyntetizované řepky. Úroda, 63(12 věd.př.): 142-145.
  • Svoboda, P., Janská, A., Spiwok, V., Prášil, I., Kosová, K. & Ovesná, J. 2015. Studium genové exprese dvou kontrastních kultivarů ječmene vystavených působení sucha. Úroda, 63(12 věd.př.): 167-170.
  • Urban, M., Holá, D., Klíma, M., Vítámvás, P., Kosová, K., Hilgert-Delgado, A. A. & Prášil, I. 2015. Vliv chladové aklimace na biochemické a molekulární parametry šesti vybraných genotypů řepky ozimé ve vztahu k parametrům fluorescence chlorofylu. Úroda, 63(12 věd.př.): 33-40.

C – kapitola v knize

  • Bláha, L. 2015. Significance of Seed and Root Crop Properties in Organic Farming.. In: Gorawala, P. & Mandhatri, S. (eds.). Agricultural Research Updates. Nova Science Publishers, Inc., New York, pp. 25-40.

D – příspěvek ve sborníku

  • Klíma, M., Bělská, K., Čurn, V., Endlová, L., Havlíčková, L., Hejna, O., Hilgert-Delgado, A. A., Horáček, J., Horák, J., Jelínková, I., Jozová, E., Kučera, V., Macháčková, I., Plachká, E., Poslušná, J., Prášil, I., Rychlá, A., Řičica, M., Šmirous, P., Tyller, V., Urban, M., Větrovcová, M., Vítámvás, P. & Vrbovský, V. 2015. Výsledky a průběh programu Česká řepka v roce 2015. 32. vyhodnocovací seminář Systém výroby řepky Systém výroby slunečnice. Svaz pěstitelů a zpracovatelů olejnin, SPZO s.r.o., Praha 7. pp. 47-53.
  • Klíma, M., Kučera, V., Vyvadilová, M., Hilgert-Delgado, A. A., Urban, M., Endlová, L., Vrbovský, V., Macháčková, I., Bělská, K., Řičica, M., Šmirous, P., Havlíčková, L., Jozová, E. & Čurn, V. 2015. Využití metody dihaploidů ve šlechtění ozimé řepky. In: Pazderů, K. (ed.). Osivo a sadba 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra rostlinné výroby, Praha. pp. 227-233.
  • Komplexní analýza proteomu a fytohormonů u pšenice seté (Triticum aestivum L.) ozimé odrůdy Samanta a jarní odrůdy Sandra vystavených chladovému otuženíBláha, L. 2015. Společné a specifické vlastnosti semen jednotlivých plodin a jejich význam.. In: Pazderů, K. (ed.). Osivo a sadba 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra rostlinné výroby, Praha. pp. 45-50.
  • Kosová, K., Vítámvás, P., Vaňková, R., Planchon, S., Renaut, J. & Prášil, I. 2015. Komplexní analýza proteomu a fytohormonů u pšenice seté (Triticum aestivum L.) ozimé odrůdy Samanta a jarní odrůdy Sandra vystavených chladovému otužení. In: Hnilička, F. (ed.). Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze a Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied, neuveden. pp. 38-42.
  • Madaras, M., Mayerová, M. & Prášil, I. 2015. Vliv hnojení na mrazuvzdornost čtyř odrůd pšenice ozimé. In: Hnilička, F. (ed.). Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze a Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied, neuveden. pp. 133-136.
  • Prášil, I., Urban, M., Musilová, J., Vítámvás, P. & Kosová, K. 2015. Klimatická změna a odolnost genofondu obilnin a řepky vůči abiotickým stresům. In: Zedek, V., Mládková, A. & Holubec, V. (eds.). Genetické zdroje rostlin a změna klimatu. Ministerstvo zemědělství, Praha 1, pp. 36-38.
  • Urban, M. & Prášil, I. 2015. Hodnocení znaků suchovzdornosti u ozimé pšenice. In: Zedek, V., Mládková, A. & Holubec, V. (eds.). Genetické zdroje rostlin a změna klimatu. Ministerstvo zemědělství, Praha 1, pp. 39-42.
  • Urban, M., Vítámvás, P., Vašek, J., Klíma, M., Krtková, J. & Prášil, I. 2015. Jak sucho ovlivňuje metabolismus řepky olejky. In: Hnilička, F. (ed.). Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze a Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied, neuveden. pp. 274-278.
  • Vítámvás, P., Kosová, K. & Prášil, I. 2015. Kvantitativní analýza proteomu plodin vystavených abiotickým stresům. In: Hnilička, F. (ed.). Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015. Česká zemědělská univerzita v Praze a Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied, neuveden. pp. 90-92.
  • Vítámvás, P., Prášil, I. & Kosová, K. 2015. Extrakční směs pro normalizaci a monitoring dehydrinů v obilninách

Z – odrůda

  • Vrbovský, V., Klíma, M., Macháčková, I., Šmirous, P., Řičica, M. 2015. Odrůda řepky ozimé Orex, OSEVA vývoj a výzkum s.r.o.

F - výsledky s právní ochranou

  • Vítámvás, P., Prášil, I. & Kosová, K. 2015. Extrakční směs pro normalizaci a monitoring dehydrinů v obilninách

Úplný přehled publikací členů týmu naleznete zde

______________________________________________
Webová stránka týmu byla a
ktualizována k 08.10.2017

 

Message
zavřít