Výzkumný tým 15: Molekulární genetika
- Identifikace a charakterizace druhů a odrůd na úrovni genotypu pro potřeby jejich ochrany a odhalování falšování při produkci potravin.
- Studium biodiverzity na úrovni populací hospodářsky využitelných druhů rostlin a jejich patogenů.
- Studium genetické podmíněnosti hospodářsky významných znaků na úrovni genomu a transkriptomu.
- Vývoj molekulárních markerů pro potřeby šlechtění a dalších oblastí.
- Validace nových metod detekce GMO, bezpečnost nakládání s GMO a podpora státní správy při kontrolách dodržování koexistence odlišných způsobů hospodaření.
Specifikace činností:
- 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 šlechtění
- bezpečnost GMO v agroekosystémech a potravním řetězci, jejich vývoj a stanovení
- 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
- zakázky pro privátní subjekty
doc. RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc.: vedoucí odboru, vedoucí vědecký pracovník – vedoucí Národní referenční laboratoře pro identifikaci GMO a DNA fingerprinting
Ing. et Ing. Michaela Jungová, DiS.: asistent výzkumu (Ph.D. student) – studium diverzity, vývoj molekulárních markerůIng. Lucie Krajči: odborný pracovník – zástupkyně vedoucího NRL GMO, molekulární diagnostika GMO
Ing. Světlana Dvořáková: odborný pracovník – metrolog, vedení agendy NRL GMO a týmu
Ing. Lenka Drábková: asistent výzkumu – molekulární diagnostika GMO (mateřská dovolená)
Ladislava Svobodová: technik-laborant – izolace a analýzy DNA z potravinářských matric, zajištění chodu NRL GMO
Hana Udavská: technik-laborant – izolace DNA z rostlin a patogenů, provádění pokusů a analýz, zajištění chodu výzkumné laboratoře
Kontakty na pracovníky týmu (telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.
Struktura populací ostružiníku morušky (Rubus chamaemorus), pocházející z Krkonoš, Norska a Špicberk byla zkoumána pomocí analýzy mikrosatelitů (SSR). V souboru 184 analyzovaných vzorků bylo nalezeno 162 rozdílných genotypů. Celková míra genové diverzity byla vysoká (ĥ = 0,463). Rovněž byla nalezena vysoká míra genetické diferenciace populací (FST = 0,45; p < 0,01), která naznačuje, že k toku genů dochází pouze v omezené míře mezi některými populacemi. Analýzou pomocí Bayesovského přístupu bylo identifikováno 6 shluků, které reprezentují 6 genetických populací studovaného souboru dat (Obrázek 1). Vliv těchto genetických populací, z nichž jsou genotypy složeny, se odráží i ve výsledcích shlukové analýzy, analýzy hlavních komponent (PCA) provedené na základě matice genetických vzdáleností a analýzy vícerozměrného škálování (MDS). Hodnota korelačního koeficientu mezi genetickými a geografickými vzdálenostmi jednotlivých lokalit (r = 0,44) naznačuje, že k toku genů mezi populacemi zřejmě dochází i na delší vzdálenosti. Exaktní test diferenciace populací ukázal, že populace ostružiníku morušky z Krkonoš, Norska a Špicberk jsou geneticky diferencované, i když v nich existují jedinci a celé populace sdílející tytéž alely. Tyto výsledky byly potvrzeny statistickou analýzou molekulární variance (AMOVA), kde byla nalezena nejvyšší míra diverzity v rámci populací (70,8 %). Párový test diferenciace populací ukázal, že 87 párů populací (18,7 %) není na úrovni α = 0,99 statisticky významně diferencováno a dochází tedy mezi nimi k toku genů. Z uvedených výsledků vyplývá, že české a norské populace ostružiníku morušky podstupují proces diferenciace populací, který konzervuje unikátní sestavu alel pravděpodobně z původních populací z období poslední doby ledové. Tento proces je však u některých populací přerušován tokem genů z populací současného hlavního výskytu tohoto druhu.
Obrázek 1: Mapa studovaných lokalit ostružiníku morušky s výsledky analýzy struktury populací
Přínosy:
Jedná se hlavně o přínos pro management ochrany tohoto u nás kriticky ohroženého druhu. Pro kolegy z Norska, kde je ostružiník moruška ekonomicky důležitou plodinou, je cenná informace o míře variability populací v Norsku, která umožňuje šlechtění nových odrůd.
Citace:
Leišová-Svobodová, L., Phillips, J., Martinussen, I., Holubec, V. 2018. Genetic differentiation of Rubus chamaemorus populations in the Czech Republic and Norway after the last glacial period. Ecology and Evolution, 8: 5701-5711.
První krok v testování ovocných marmelád
Extrakce DNA je důležitým krokem PCR analýzy speciálně u vzorků potravin, kde může být DNA degradována a může obsahovat látky inhibující PCR. V této studii byly testovány tři protokoly pro extrakci DNA – dvě komerční soupravy: DNeasy® Plant Mini Kit a NucleoSpin®Food a protokol založený na použití detergentu CTAB na extrakci DNA z komerčně dostupných ovocných marmelád (Obrázek 2). Čtrnáct marmelád s různým obsahem ovoce, cukru a dalších aditiv byla extrahována DNA vždy ve třech opakováních. Koncentrace a kvalita DNA byla ověřena spektrofotometricky a elektroforeticky v agarózovém gelu. Následně byla DNA testována pomocí PCR amplifikací kódující sekvence pro tRNA-Leu (Obrázek 3). Vzorky DNA extrahované pomocí NucleoSpin® Food kitu nebyly amplifikovatelné v osmi případech. Vzorky DNA extrahované pomocí detergentu CTAB nebyly kvantifikovatelné. Pouze DNeasy® Plant Mini Kit poskytoval amplifikovatelné vzorky DNA v dostatečné koncentraci a kvalitě.
Výsledky jsou přínosem pro všechny laboratoře, které potřebují extrahovat DNA ze vzorků potravin, zejména z ovocných marmelád.
Sovová, T., Křížová, B., Ovesná, J. 2018. Determining the optimal method for DNA isolation from fruit jams. Czech J. Food Sci., 36: 126-132.
Plané příbuzné druhy hospodářsky významných druhů představují potenciálně cenný zdroj genetické variability, zejména v kontextu zlepšení úrovně tolerance plodin k abiotickému stresu. Genetický základ tolerance však zůstává značně neprobádán. Tato studie se zaměřila na charakterizaci transkriptomické odpovědi oddenkových uzlin (meristematická tkáň) pýru plazivého (příbuzný druh ječmene) na dehydratační stres a její srovnání s odezvou odnožovacího uzlu k suchu tolerantního a citlivého genotypu ječmene. Na základě dosažených výsledků bylo konstatováno, že odolnost oddenkových uzlin pýru plazivého vůči dehydratačnímu stresu vychází ze změn na úrovni genů spojených s tvorbou efektivnější kořenové architektury a lipidové bariéry na jejich vnějším povrchu, z indukce transportérů a přeprogramováním vývoje koordinovaného kyselinou abscisovou. V rámci studie byla rovněž prokázána použitelnost DNA čipu určeného pro analýzu ječmene i pro analýzu stresové odpovědi pýru plazivého.
Výsledky dosažené při řešení tohoto projektu podstatně rozšiřují soudobé poznatky o adaptačních mechanizmech rostlin vystavených působení abiotických stresů. Vzhledem ke genetické příbuznosti pýru plazivého s ječmenem setým se předpokládá využití získaných poznatků při cílené konstrukci genotypů ječmene a příbuzných druhů odolných k suchu, které jsou, zvážíme-li narůstající dopad tohoto stresoru na rostlinnou produkci a očekávaný nárůst lidské populace, jedním z předpokladů zajištění potravinové bezpečnosti do budoucna. Získané poznatky mohou být také využity při vývoji efektivnějších metod regulace zaplevelení pýru plazivého.
Janská, A., Svoboda, P., Spiwok, V., Kučera, L., Ovesná, J. 2018. The dehydration stress of couch grass is associated with its lipid metabolism, the induction of transporters and the re-programming of development coordinated by ABA. BMC Genomics, 19.
Virus mozaiky květáku (Cauliflower mosaic virus, CaMV) je významným patogenem plodin rodu Brassiceae. Znám je jeho 35S promotor, který je velmi silným konstitutivním promotorem využívaným v transgenezi rostlin pro zesílení transkripce vkládaného genu. V rámci této práce byl nalezen a úplně charakterizován izolát S1 CaMV. Sekvence byla vložena do veřejné databáze. Pomocí programu MEGA4 byla provedena blast analýza a poté shluková analýza nalezených sekvencí, která dokumentuje míru příbuznosti izolátu S1 CaMV k dalším izolátům. Geneticky nejblíže je k izolátu S1 CaMV izolát D/H viru CaMV a dále izoláty z Francie a Velké Británie (Obrázek 5). Navržené primery byly validovány a slouží jako markery pro detekci viru v pletivech hostitele a v dalších matricích. Připravený standardy slouží jako pozitivní kontrola při detekci viru.
Byl nalezen a úplně charakterizován izolát S1 CaMV. Sekvence byla vložena do veřejné databáze. Navržené primery byly validovány a slouží jako markery pro detekci viru v pletivech hostitele a v dalších matricích. Připravené standardy slouží jako pozitivní kontrola při detekci viru.
Leišová-Svobodová, L., Svoboda, J., Sovová, T., Svoboda, P., Kučera, L. 2018. Plasmidový standard pro detekci viru CaMV, Užitný vzor, Úřad průmyslového vlastnictví, číslo zápisu 32407.
Leišová-Svobodová, L., Svoboda, J. 2018. Charakterizace izolátu viru CaMV S1 a jeho využití. Úroda, 66 (12 věd. př.): 227-230.
Národní
- MZe RO0418 DKRVO:
Záměr 15: Analýza genomu pro hodnocení agrobiodiverzity
Záměr 30: Zajištění kvality vstupních surovin a potravin na trhu s využitím molekulárních metod a biotechnologických postupů - GAČR 20-14649S: Pulzní elektrické pole jako inovativní nástroj snižující výskyt mikromycet rodu Fusarium a mykotoxinů v řetězci ječmen-slad-pivo
- NAZV QK1810102: Vývoj perspektivních genotypů ovsa s nízkou celiakální reaktivitou a vysokou nutriční kvalitou
- NAZV QK1910197: Strategie minimalizace dopadu sucha na udržitelnou produkci a sladovnickou kvalitu ječmene
- NAZV QK1910476: Zvýšení výnosů a kvality produkce česneku výběrem suchovzdorných a chladuvzdorných klonů na základě molekulárně genetické analýzy
- TAČR Národní centrum kompetence č. TN01000062: Biotechnologické centrum pro genotypování rostlin
- Praha – pól růstu ČR
Mezinárodní
- H2020 BRESOV
- H2020 SmartAgri
- H2020 AGENT – Activated Genebank Network
Seznam vybraných publikací:
Články v impaktovaných časopisech
- Faltusová, Z., Pavel, J., Vaculová, K., Chrpová, J. & Ovesná, J. 2018. Identification of suitable reference gene for quantitative transcription analysis (RT-qPCR) of Fusarium culmorum genes in infected barley plants. Journal of Cereal Science, 79: 418-423.
- Hrbek, V., Rektorisová, M., Chmelařová, H., Ovesná, J. & Hajšlová, J. 2018. Authenticity assessment of garlic using a metabolomic approach based on high resolution mass spectrometry. Journal of Food Composition and Analysis, 67: 19-28.
- Janská, A., Svoboda, P., Spiwok, V., Kučera, L. & Ovesná, J. 2018. The dehydration stress of couch grass is associated with its lipid metabolism, the induction of transporters and the re-programming of development coordinated by ABA. BMC Genomics, 19
- Mitrová, K., Svoboda, P., Milella, L. & Ovesná, J. 2018. Alliinase and cysteine synthase transcription in developing garlic (Allium sativum L.) over time. Food Chemistry, 251: 103-109.
- Leišová-Svobodová L., Michel S., Tamm I., Chourová M., Janovská D., Grausgruber H. (2019): Diversity and pre-breeding for local adaptation in oat (Avena sativa L.) Sustainability 11, 6950.
- Matušinsky P., Leišová Svobodová L., Svačinová I., Havis N., Hess M., Tvarůžek L. (2019): Population genetic structure of Microdochium majus and Microdochium nivale associated with foot rot of cereals in the Czech Republic and reaction to penthiopyrad. European Journal of Plant Pathology 155: 1-12.
- Leišová-Svobodová L., Phillips J., Martinussen I., Holubec V. (2018): Genetic differentiation of Rubus chamaemorus populations in the Czech Republic and Norway after the last glacial period. Ecology and Evolution 8: 5701-5711.
- Holubec V., Leišová-Svobodová L., Matějovič M. (2019): Spontaneous hybridisation within Aegilops collection and biobanking of CWR. Genetic Resources and Crop Evolution 66(2): 311-319.
- Holubec V., Smekalova T., Leisova-Svobodova L. (2019): Morphological and molecular evaluation of the Far East fruit genetic resources of Lonicera caerulea L. Genetic Resources and Crop Evolution 66(1): 121-141.
Články v neimpaktovaných recenzovaných časopisech
- Svobodová L. (2019): Šlechtění ječmene na sladovnickou kvalitu pro CHZO České pivo. Agrobase 11:14-15.
- Leišová-Svobodová L., Holubec V. (2019): Výskyt a genetická variabilita rybízů v Krkonošském národním parku. Bio 6: 12-14.
- Sovová T. (2019): Šlechtění pomocí editace genomu: příležitost nebo hrozba? Agrobase 11: 34-35.
Certifikované metodiky
- Mitrová K., Svobodová L., Ovesná J. (2017): Detekce pěti virů česneku kuchyňského metodou SYBR Green real-time PCR. Certifikovaná metodika, Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., ISBN 978-80-7427-236-3.
- Ovesná J., Drábková L., Kučera L. (2017): Metodika pro rozlišení rýže (Oryza sativa L.) typu Basmati pomocí délkového polymorfismu mikrosatelitů. Certifikovaná metodika, Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., ISBN 978-80-7427-239-4.
- Sedláček T., Svobodová-Leišová L., Psota V., Matušinsky P. (2017): Šlechtění jarního ječmene na kvalitu pro výrobu CHZO „České pivo“ a rezistenci vůči hlavním houbovým chorobám. Certifikovaná metodika, MDS, Brno, ISBN 978-80-7392-272-6.
- Ovesná, J., Kučera, L., Sovová, T., Mitrová, K. & Pouchová, V. 2016. Metodika vzorkování GM rostlin při jejich nezáměrném výskytu v životním prostředí, Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 169 pp. ISBN 978-80-7427-230-1.
- Mitrová, K. & Ovesná, J. 2015. Použití metody analýzy mikrosatelitů pro charakterizaci odrůd cibule, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 17 pp. ISBN 978-80-7427-196-0.
- Mitrová, K., Ovesná, J. & Svobodová, L. 2015. Použití metody analýzy mikrosatelitů pro charakterizaci odrůd česneku, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 17 pp. ISBN 978-80-7427-195-3.
Užitné vzory
- Sovová T., Svoboda P., Svobodová L., Ovesná J. (2019): Sada primerů pro určení počtu kopií genu enzymu aliinázy v česneku pomocí digitální PCR, Užitný vzor PUV2019-36203, číslo zápisu 33169.
- Svoboda J., Svobodová L., Komínek P., Parnica J., Brožová J., Sovová T., Svoboda P. (2019): Kmen viru ZYMV-K pro křížovou ochranu rostlin čeledi Cucurbitaceae, Užitný vzor PUV2019-36823, číslo zápisu 33504.
- Ovesná, J., Kučera, L. & Pavel, J. (2018): Reakční směs pro detekci variability DNA u konopí setého pomocí PCR.
- Svobodová L., Sedláček T., Kučera L. (2018): Kodominantní marker sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo. Užitný vzor, Úřad průmyslového vlastnictví, číslo zápisu 30963.
- Leišová, L., Svoboda, J., Sovová, T. & Svoboda, P. (2018): Plasmidový standard pro detekci viru CaMV Užitný vzor, číslo zápisu 32407.
- Svobodová L., Sedláček T. (2017): CAPS marker sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo. Užitný vzor, Úřad průmyslového vlastnictví, Užitný vzor, číslo zápisu 30241.
- Svobodová-Leišová, L. & Sedláček, T. 2016. PCR markér sladovnické kvality ječmene pro CHZO České pivo. Užitný vzor číslo zápisu 29790.
- Mitrová, K. & Ovesná, J. 2015. Reakční směs pro normalizaci genové exprese genů v různých ontogenetických fázích vývoje česneku F – užitný vzor
- Mitrová, K. & Ovesná, J. 2015. Sady primerů pro stanovení odrůdové pravosti cibule analýzou mikrosatelitů (SSR) F – užitný vzor
Funkční vzorky, prototypy
- Leišová, L. 2018. Osivo standardů – souboru odrůd pšenice seté (Triticum aestivum L.) – pro SSR analýzu, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.
- Ovesná, J., Kučera, L., Říha, R. & Hajšlová, J. 2015. Standard panenského konopného oleje, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.
Poloprovoz
- Ovesná, J. & Velát, F. 2016. Poloprovoz – stroj na ořezávání natě česneku 2016 PRG, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Fomex Team, spol. s.r.o.
- Ovesná, J. 2015. Linka na rozdružování cibulí česneku 2015PRG, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Fomex Team spol. s.r.o., Riegel Josef.
Úplný přehled publikací členů týmu naleznete zde.
_______________________________________________
Webová stránka týmu byla aktualizována k 10.03.2020