Klímaváltozás hatása a gabonafélék fejlődésére, ivaros folyamataira és termésprodukciójára

A magasabb rendű növények ivaros folyamatait tanulmányozzuk a sejtbiológia, növényfiziológia, biokémia, proteomika, transzkriptomika, bioinformatika és növényi biotechnológia vizsgálati módszereit ötvözve a modern mikroszkópos technikákkal.

A hagyományos növénynemesítéssel részben kompenzálható a globális CO2 kibocsátásra alapozott klímamodellek által az évszázad végéig prediktált 1,7 – 4,8 °C-al növekvő átlaghőmérséklet és az ezzel együtt járó gyakori, változó amplitúdójú szélsőséges időjárási események terméscsökkentő hatása. Ehhez azonban előbb meg kell ismerni a stresszel szemben ellenálló fajták adaptációs mechanizmusainak biológiai alapjait és meg kell határozni a toleranciáért felelős, a szelekció alapját képező morfológiai, fiziológiai, biokémiai, és molekuláris markereket. Ennek érdekében a gabonafélék fejlődése során előforduló extrém vízhiány és hőstressz vegetatív szövetekre, ivarsejtek funkcióképességére, megtermékenyülésre és a szemtermés mennyiségi és minőségi paramétereire gyakorolt hatását tanulmányozzuk komplex megközelítéssel, ötvözve a morfomika (nano- és mikroszkópia), sejtbiológia, szövettan, szaporodásbiológia, növényfiziológia, metabolomika, proteomika, transzkriptomika és bioinformatika eszköztárát. A hiánypótló strukturális és ultrastrukturális vizsgálatok során fontos, hogy felismerjük a szerkezeti változások információértékét, mely hozzájárul a kombinált hő- és szárazságstressz vegetatív és generatív sejtekre, szövetekre és szervekre gyakorolt hatásának meghatározásához, és összehasonlító alapot nyújt a transzkriptomikai és proteomikai vizsgálatokhoz. Emellett a stressztűrésben szerepet játszó jelátvivő szerepet is betöltő effektor molekulák mennyiségi és minőségi meghatározása segít abban, hogy a genomikai vizsgálatok alapján kapott eredményeket összeköthessük a fenotípusban biokémiai szinten bekövetkező változásokkal is. Az egyes vizsgálatokba bevont módszereket egymás mellé állítva az adaptációs képesség kialakulásában jelentős szerepet játszó tényezőket átfogó módon, a generatív fejlődés több, eltérő fázisában tanulmányozzuk. A kutatások eredményeként várhatóan olyan morfológiai, fizológiai és molekuláris biológiai markereket azonosítunk, melyek segítségével fokozott ellenálló képességű genotípusok választhatóak ki. Ezek nemesítési programokba történő bevonása nagyobb termésstabilitású, az egyes egyedi vagy kombinált hő- és szárazságstressznek ellenállóbb genotípusok előállítását eredményezheti. Mindemellett immunogold jelöléssel határozzuk meg a glutation és cisztein mennyiségének abiotikus stressz hatására bekövetkezett szubcelluláris változását a gabonafélék vegetatív és generatív szöveteiben. Immunohisztokémiai jelölést alkalmazva jellemezzük az egyes tartalékfehérjék beépülésének dinamikáját fejlődő szálkaperje (B. distachyon) szemtermésekben. Vizsgálatokat folytatunk az androgén indukció és a dihaploid előállítás hatékonyságának növelése érdekében gabonaféléknél. A funkcionális anatómia témakörben a termesztett növények vegetatív szöveteit vizsgálva szárazságra érzékeny és a szárazsággal szemben toleráns gabona genotípusok zászlósleveleinek bőrszöveti jellemzőit határozzuk meg. Az eredményeket a fiziológiai vizsgálatok és a transzkriptom analízis eredményeivel összevetve határozzuk meg az epidermális struktúrák stressz adaptációban betöltött szerepét.

A szemtelítődéskor fellépő vízmegvonás és hőstressz hatása a szemtermés morfológiájára

A kontroll körülmények között fejlődő szemterméshez (A, D) képest a szemtelítődéskori vízmegvonás (B, E), valamint a szimultán vízmegvonás és hőstressz hatására (C, F) csökken a szemtermések mérete és teltsége

Az n-butanol előkezelés hatása a kukorica mikrospórák sejtváz elemeinek szerveződésére

A kukorica portokkultúrákban alkalmazott n-butanol előkezelés hatása a mikrospórák sejtváz elemeinek szerveződésére.
Piros jelölés: F-aktin, zöld jelölés: mikrotubulusok. Az alkalmazott n-butanol kezelés a mikrotubulus hálózat szinte teljes mértékű, átmeneti lebomlását  idézi elő