Buněčná a vývojová biologie rostlin

Vedoucí výzkumného programu: prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc. a řešitelské pracoviště

Výzkum v rámci tohoto dílčího cíle bude zaměřen na vývojovou a environmentální signalizaci stresů pomocí mitogen-aktivovaných proteinkinas (MAPKs) v rostlinách. Důraz bude kladen na regulaci polarity, cytoskeletu a vezikulárního transportu. Důležitou součástí této klíčové aktivity bude zavedení a uplatnění inovačních a pokročilých mikroskopických technik, jako jsou “super-resolution” a “light-sheet” mikroskopie pro bioimaging semenáčků rostlin (se zaměřením na MAPKs, cytoskelet a endosomy). Semenáčky představují klíčovou vývojovou etapu, která je nesmírně důležitá pro růst a produkci rostlin. Jsou ideálním modelem pro studium post-embryogenní adaptace rostlin na okolní prostředí. V rámci této klíčové aktivity budou na základě nedávných výsledků připraveny nové transgenní rostliny s vybranými geneticky změněnými (bodové mutace, delece, konstitutivně aktivní a dominantně negativní verze proteinů) nebo fluorescenčně značenými MAPK, proteiny cytoskeletu a endosomů. Tyto transgenní rostliny budou charakterizovány na úrovni molekulární, subcelulární, celulární, pletivové, orgánové a celého organismu. Výzkumný tým využije integrovaných přístupů pomocí molekulárních metod pro studium genové exprese (qPCR, promotor-GUS histochemie, in situ hybridizace), subcelulární lokalizace (GFP technologie, split-YFP, imunolokalizace na úrovni světelné a elektronové mikroskopie, stejně jako super-resolution, light-sheet, spinning disk a konfokální laserové skenovací mikroskopie) v kombinaci s genetickými (T-DNA mutanti, RNAi technologie, overexprese, bodové mutace a delece funkčních proteinových domén), (fosfo-) proteomickými (“gel-based” a “gel-free” přístupy) a imunobiochemickými (Phos-Tag technologie, immunobloty, subcelulární frakcionace, ko-imunoprecipitace) metodami. Tento výzkum bude prováděn na modelové rostlině huseníček rolní, jakož i na významných plodinách jako jsou vojtěška a ječmen. Výstupem budou nové poznatky o molekulárních, buněčných a vývojových mechanismech regulujících MAPK signalizaci, cytoskelet a endocytózu. Předpokládáme zavedení a uplatnění nejnovějších mikroskopických metod pro bioimaging rostlin a vytvoření (fosfo-)proteomické databáze semenáčků (včetně proteomu orgánů jako kořen, hypokotyl a děložní listy) charakterizující průběh vývoje kontrolních a mutantních / transgenních rostlin huseníčku, vojtěšky a ječmene.

rb_02