pobierz pdf

Zakład Anatomii i Cytologii Roślin
Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin
Grupa badawcza:
Inne
metale
Zn
Cd
Fe
METALE CIĘŻKIE
W ROŚLINACH
prof. dr hab. Danuta Maria Antosiewicz
[email protected], tel.w. 42 105, pokój 105/C
Adiunkci:
dr Anna Barabasz –pok. 105/C
dr Maria Kendziorek –pok. 105/C
dr Anna Papierniak – pok. 104/C
Asystent:
mgr Małgorzata Palusińska – pok. 104/C
Doktoranci:
mgr Klaudia Cieślik – pok. 104/C
mgr inż. Katarzyna Kozak – pok. 104/C
mgr Katarzyna Tracz - (pracuje, pisze pracę)
mgr Aleksandra Weremczuk -pok. 104/C
http://www.biol.uw.edu.pl/pl/files/docs/struktura/W_SW_ZAiCR_Antosiewicz_151217.pdf
2016/2017: PRACE LICENCJACKIE i MAGISTERSKIE
Obszar zainteresowań: mechanizmy regulacji
pobierania, akumulacji i tolerancji na Cd, Zn i Fe
Wybrane zagadnienia:
• Dlaczego rośliny pobierają i akumulują toksyczny Cd?
• Na czym polega regulacja poziomu akumulacji metali specyficzna
dla organów, tkanek i pojedynczych komórek
• Modyfikacje genetyczne w celu regulacji pobierania, akumulacji
i dystrybucji metali ciężkich
Zastosowanie wyników badań do celów praktycznych:
• Fitoremediacja – wykorzystanie roślin do usuwania metali
ze skażonych gleb
• Biofortyfikacja roślin – wzrost zawartość mikroelementów,
redukcja zawartości Cd
Pracujemy na:
• tytoniu i pomidorze
o typu dzikiego
o transformantach z ekspresją genów homeostazy metali
• w mniejszym zakresie na gorczycy i słoneczniku
Część prac licencjackich i magisterskich w ramach
dwóch nowych grantów:
(1) Grant typu HARMONIA: ze współpracą międzynarodową (1,5 mln zł).
CEL ogólny badań:
o Poszukiwanie molekularnego mechanizmu różnicującego komórki
mezofilu w liściu tytoniu na komórki akumulujące Zn (zielone indykator poziomu Zn)
i sąsiadujące komórki nieakumulujące (szare tuż obok zielonych);
o Poznanie znaczenia fizjologicznego
zróżnicowania komórek mezofilu
pod względem akumulacji Zn
o Metody (m. in.):
- identyfikacja i klonowanie transporterów Zn
- komórkowo specyficzna ekspresja genów
- tworzenie konstruktów fuzyjnych
z wybranymi białkami reporterowymi;
(2) Grant typu OPUS: (1,6 mln zł).
Seth i wsp. 2002
(*) Zanieczyszczenie pędu Cd zależy nie tylko od jego stężenia
w podłożu (gleba, pożywka), ale także od stężenia innych metali
z kolei …
(**) Obecność Cd w pożywce stymuluje przenoszenie Zn do
pędu (w pewnym zakresie stężeń obu metali w pożywce.
Chcemy się dowiedzieć jakie mechanizmy decydują
o ilości Cd i Zn wpuszczanego do pędu
Główny cel badań:
o identyfikacja w korzeniu ścieżek indukowanych zmiennym
wzajemnym stężeniem Zn i Cd, co wpływa na ich przenoszenie
do części nadziemnych
o Wykorzystanie wyników dla regulacji ilości Cd przenoszonego do pędu:
(1) zwiększenia dla celów fitoremediacji
(2) zmniejszenia (np. dla kompanii tytoniowych – na tle innych gatunków
tytoń przenosi do pędów duże ilości Cd)
Metody badawcze:
•analizy biochemiczne,
•mikroskopia: świetlna, fluorescencyjna, konfokalna, elektronowa;
• biologia molekularna, w tym klonowanie, biblioteki genowe, analizy
tkankowo specyficznej ekspresji genów (mikrodysekcja laserowa, RealTime PCR; ekspresja konstruktów fuzyjnych z białkami reporterowymi),
elektroforeza DNA, RNA; technika Western;
• atomowa spektrometria absorpcyjna (ASA);
• transformacja roślin,
• charakterystyka i zastosowanie GMO,
• eksperymenty hydroponiczne i glebowe;
Przyjmujemy chętnych do realizacji prac licencjackich
i magisterskich;
Wybór zagadnień i metod badawczych
dostosowany do zainteresowań
Prace licencjackie teoretyczne i eksperymentalne – przykłady tematów:
(1) Procesy sygnałowe w regulacji odpowiedzi na metale,
(2) Modyfikacje metabolizmu ściany komórkowej warunkujące tolerancję na Zn/Cd,
(3) Wspólne przenośniki transbłonowe dla kadmu i mikroelementów;
(4) Czy wegetarianie są bardziej narażeni na rozwój chorób indukowanych
obecnością Cd czy Hg ?
(5) Co decyduje o poziomie Cd w pędach roślin rosnących na tym samym podłożu ?
(6) Modyfikacje genetyczne dla zmiany składu mineralnego rośliny
(dla potrzeb fitoremediacji lub biofortyfikacji);
(7) Dlaczego pojedyncze komórki tej samej tkanki różnią się zdolnością
do akumulacji metali ?
(8) Rola etylenu w regulacji homeostazy metali w roślinie;
Inne tematy do wyboru zgodnie z zainteresowaniami
Prace magisterskie – przykłady tematów:
(1) Klonowanie genów ZIP z tytoniu; tkankowo-specyficzna ekspresja zależna
od stężenia Cd w pożywce;
(2) Przydatność różnych gatunków tytoniu do fitoremediacji gleb
zanieczyszczonych metalami ciężkimi;
(3) Technika przeszczepów (re-grafting) w badaniu roli korzenia w akumulacji
Cd i Zn w pędzie;
(4) Rola bakterii glebowych w pobieraniu i tolerancji roślin na Cd,
(5) Reaktywne formy tlenu i tlenek azotu w odpowiedzi roślin na Zn i Cd;
(6) Rośliny modyfikowane genetycznie: czy ekspresja transgenu modyfikuje
wzór ekspresji genów endogennych ?
Inne tematy do wyboru zgodnie z zainteresowaniami (dostosowane również pod
względem stosowanych metod)
Granty:
W ostatnich 10 latach zrealizowaliśmy sześć grantów krajowych i zagranicznych;
Publikujemy w bardzo dobrych czasopismach, z udziałem licencjuszy, magistrantów
i doktorantów
Nasze prace są bardzo dobrze cytowane na świecie;
Wybrane publikacje:
• Wojas S, Clemens S, Hennig J, Skłodowska A, Kopera E, Schat H, Bal J and Antosiewicz DM. 2008. Overexpression of phytochelatin synthase
in tobacco: distinctive effects of AtPCS1 and CePCS genes on plant response to cadmium. Journal of Experimental Botany v.59: 2205-2219.
• Wojas S, Hennig J, Plaza S, Geisler M, Siemianowski O, Skłodowska A, Ruszczyńska A, Bulska E and Antosiewicz DM. 2009. Ectopic expression
of Arabidopsis ABC transporter MRP7 modifies cadmium root-to-shoot transport and accumulation. Environmental Pollution 157: 2781-2789.
• Zabłudowska E, Kowalska J, Jedynak Ł, Wojas S, Skłodowska A and Antosiewicz DM. 2009. Search for a plant phytoremediation - what can
we learn from field and hydroponic studies? Chemosphere, 77: 301-307.
• Siemianowski O, Mills RF, Williams LE and Antosiewicz DM, 2011. Expression of the P1B-type ATPase AtHMA4 in tobacco modifies Zn and Cd
root to shoot partitioning and metal tolerance. Plant Biotechnol. Journ. 9: 64-74.
• Barabasz A; Wilkowska A; Ruszczynska A; Bulska E; Hanikenne M; Czarny M; Kraemer U; Antosiewicz DM. 2012. Metal response of
transgenic tomato plants expressing P1B-ATPase. Physiologia Plantrum, 145: 315-331;
• Siemianowski O, Barabasz A, Weremczuk A, Ruszczyńska A, Bulska E, Williams LE and Antosiewicz DM. 2013. Development of Zn-related
necrosis In tobacco is enhanced by expressing AtHMA4 and depends on the apoplastic Zn levels. Plant Cell and Environment. 36: 1093-1104;
• Barabasz A, Wilkowska A, Tracz K, Ruszczyńska A, Bulska E, Mills RF, Williams LE and Antosiewicz DM, 2013. Expression of HvHMA2 in
tobacco modifies Zn-Fe-Cd homeostasis. Journal of Plant Physiology, 170: 1176-1186.
• Siemianowski O, Barabasz A, Kendziorek M, Ruszczyńska A, Bulska E, Williams LE and Antosiewicz DM, 2014. HMA4 expression in tobacco
reduced Cd accumulation due to the induction of the apoplasttic barrier. Journal of Experimental Botany, 65 1125-1139.
• Antosiewicz DM, Barabasz A, Siemianowski O. 2014. Phenotypic and molecular consequences of overexpression of metal-homeostasis
genes. Frontiers in Plant Science. 5: art 80; Doi: 10.3389/fpls.2014.00080.
Prowadzone zajęcia:
(1) Bioremediacja (wykłady i ćwiczenia)
(2) Monitoring GMO (wykłady i ćwiczenia)
(3) „GMO dla ochrony środowiska” – wykł. monograficzny
(4) Podstawy biologii dla MSOŚ (wykład i ćwiczenia)
Zapraszamy na
rozmowy