განხორციელებული კვლევები - გენბანკი - მცენარეთა თესლის სელექციის ლაბორატორია

კვლევის სახელწოდება: სოკოვანი დაავადებების მიმართ სიმინდის საპასუხო რეაქციების მარეგულირებელი ბიოქიმიური მექანიზმების კვლევა და რეზისტენტობის განმსაზღვრელი გენების იდენტიფიცირება.
მონაწილეები: მარიამ ბეციაშვილი, ერიკ შმელცი
ვადები: 10.2017 – 03.2018
ბიუჯეტი: 14 870 USD
დონორი ორგანიზაცია: Fulbright Program, Bureau of ECA, USDS IIE, University of California San Diego, CA, USA
მოკლე ანოტაცია: სიმინდის სოკოვანი დაავადებები მნიშვნელოვნად ამცირებენ მარცვლოვნების მოსავლის რაოდენობასა და ხარისხს. სოკოები აგრეთვე იწვევენ სიმინდის მოსავლის დაბინძურებას მიკოტოქსინებით, რომლებიც უარყოფითად მოქმედებენ ადამიანისა და ცხოველების ჯანმრთელობაზე. პროექტის მიზანი იყო იმ სპეციფიური გენებისა და მეტაბოლური გზების გამოვლენა, რომლებიც არიან ჩართული პათოგენური სოკოების მიმართ სიმინდის რეზისტენტობაში. პროექტის ფარგლებში შევისწავლეთ ბიოქიმიური და გენეტიკური მექანიზმები იმ კანდიდატი ბიოსინთეზური გენების გამოსავლენად, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან სოკოებით ინფიცირებისას სიმინდის ფიტოალექსინების სინთეზზე. შედეგად, გამოვავლინეთ ტერპენოიდები - სიმინდის ქიმიური თავდაცვითი მნიშვნელოვანი მეტაბოლიტები და მათი სოკოვანი დაავადებით გამოწვეული ბიოსინთეზის მექანიზმები. გამოვლინდა, რომ დიტერპენოიდი -დოლაბრალექსინის სინთეზი რეგულირდება 2 დიტერპენ-სინთაზით (ZmAN2, ZmKSL4). ამასთან, დოლაბრალექსინს მნიშვნელოვანი როლი ეკისრება სიმინდის სოკოვანი დაავადებების მიმართ გამძლეობის უზრუნველყოფაში. პროექტის შედეგები მნიშვნელოვანია აგრონომიულ პრაქტიკაში გამოყენებისათვის - აგრონომიულად მნიშვნელოვანი მარცვლოვანი კულტურების სოკოებით ინფიცირებისა და მიკოტოქსინებით დაბინძურებისაგან თავდაცვის ახალი მიდგომების შემუშავებისათვის.

კვლევის სახელწოდება: ბუგრების მიმართ სიმინდის რეზისტენტობის ლოკუსის ზუსტი მასშტაბური დარუკება და მოლეკულური დახასიათება
მონაწილეები: მ. ბეციაშვილი, ჯ. ჯანდერი, კ. აჰერი
ვადები: 10.2013 - 03.2014
ბიუჯეტი: 19 737 ლარი
დონორი ორგანიზაცია: შოთა რუსათაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი
მოკლე ანოტაცია: პროექტის ძირითადი მიზანი იყო ბუგრის მიმართ სიმინდის რეზისტენტობის გენების (როგორც მე-4 ისე მე-6 ქრომოსომებზე) იდენტიფიცირება და შესწავლა ზუსტი-მასშტაბური დარუკების ექსპერიმენტების საფუძველზე. ლოკალიზებული QTL-ების საფუძველზე შერჩეული იქნება ახლო-იზოგენური ხაზები (NILs) და განისაზღვრა ბუგრის მიმართ სიმინდის რეზისტენტობის გენები, როგორც DIMBOA-ს ბიოსინთეზში ჩართული, ისე სხვა კანდიდატი გენები, რომლებიც განსაზღვრავდნენ რეზისტენტობის ახალ, აქამდე უცნობ მექანიზმს. შედეგად, მოხდა DIMBOA-ს ბიოსინთეზში ჩართული გენების ლოკალიზება და მათი იდენტიფიცირება, რამაც გამოავლინა სიმინდის ბუგრის მიმართ რეზისტენტობაში ბენზოქსაზინოიდების როლი; შერჩეულ ახლო-იზოგენური ხაზებში (NILs) გამოვლინდა რეზისტენტობის ის გენები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ბუგრების მიმართ მგრადობის მექანიზმებს; შერჩეული NIL-ებისა და მშობელი ხაზების გენების ექსპრესიის ანალიზის საფუძველზე მოხდა თავდაცვითი რეაქციის ცვლილების შეფასება და კანდიდატი გენების დაზუსტება; პროექტის შედეგები მეტად მნიშვნელოვანია აგრონომიულ პრაქტიკაში გამოყენებისათვის - აგრონომიულად მნიშვნელოვანი მარცვლოვანი კულტურების მწერებისაგან დაცვის ახალი მიდგომების შემუშავებისათვის.

კვლევის სახელწოდება: სიმინდის ბუნებრივი ვარიაციების Rhopalosiphum maidis-ის მიმართ რეზისტენტობის გენების იდენტიფიცირება
მონაწილეები: მ. ბეციაშვილი, ჯ. ჯანდერი, კ. აჰერი
ვადები: 02.2013-06.2013
ბიუჯეტი: 14 997 ლარი
დონორი ორგანიზაცია: შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი
მოკლე ანოტაცია: მავნებელი მწერები დიდ გავლენას ახდენენ მარცვლოვანი კულტურების მოსავალსა და ხარისხზე მთელს მსოფლიოში. Rhopalosiphum maidis-ით (სიმინდის ბუგრი) დაავადება აფერხებს სიმინდის ზრდა-განვითარებას, ამცირებს მოსავალსა და ხელს უწყობს მავნებელი ვირუსებით ინფიცირებას. პროექტის ძირითადი მიზანი იყო Rhopalosiphum maidis-ის (სიმინდის ბუგრი) მიმართ სიმინდის ბუნებრივი ვარიაციების რეზისტენტობის გენების იდენტიფიცირება. რამდენადაც სიმინდის ინბრედ-ხაზები: B73 და Mo17 მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან ერთმანეთისაგან ბუგრების გამრავლების მხრივ, ჩვენი მთავარი ამოცანა ბუგრის მიმართ განსხვავებული რეზისტენტობის გენეტიკური საფუძვლების გამოვლენა იყო. პროექტის ფარგლებში მოვახდინეთ: ბუგრების გამრავლების შეფასება სიმინდის B73 და Mo17 ინბრედ-ხაზებიდან მიღებულ ~200 რეკომბინანტულ ინბრედ-ხაზზე და ბუგრის მიმართ რეზისტენტობის განმსაზღვრელი გენების დარუკება; კანდიდატი გენების ბიოინფორმატიკული ანალიზი მონაცემთა ბაზებისა და გენების კომპიუტერული პროგრამებით დეტექტირების გამოყენებით და გენების ექსპრესიის გაზომვა; B73 და Mo17 შორის ბუგრების გამრავლების მხრივ განსხავებულობის საფუძველზე, რეზისტენტობის ბიოქიმიური და გენეტიკური მექანიზმების გამოვლენა.

პროექტის განორციელების შედეგად (i) განისაზღვრა ბუგრების მიმართ რეზისტენტობასთან დაკავშირებული ლოკუსების რაოდენობრივი მახასიათებელი (QTL); (ii) გამოვლინდა ბენზოქსაზინოიდის ბიოსინთეზის გენები და რეზისტენტობის გენები, რომლებიც უზრუნველყოფენ პათოგენების მიმართ ამოცნობისა და რეზისტენტობის მექანიზმებს; (iii) ბიოქიმიური მახასიათებლების გაზომვით გამოვლინდა განსხვავება საპასუხო რეაქციაში ცალკეულ B73 და Mo17 და შერჩეულ B73xMo17 რეკონმბინანტულ ინბრედ-ხაზებს შორის.

ექსპერიმენტების შედეგები მნიშვნელოვანია აგრონომიულად მნიშვნელოვანი მარცვლოვანი კულტურების მწერებისაგან დაცვის ახალი მიდგომების შემუშავებისათვის. ბუგრის მიმართ სიმინდის რეზისტენტობის მექანიზმების დადგენით ჩვენ გამოვავლინეთ მარცვლეულის გაუმჯობესების ახალი საშუალებები ჯიშების გამოყვანის კლასიკური მიდგომების გზით.

კვლევის სახელწოდება: არომატული და პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადების გავლენის შესწავლა წიწმატის (Lepidium sativum) ფოთლებში მეორეული მეტაბოლიტების - შემცველობაზე LC-MS მეთოდით
მონაწილეები: მ. ბეციაშვილი, უ. ჰოლცგრაბე
ვადები: 10.2012-01.1013
ბიუჯეტი: 5 520 ევრო
დონორი ორგანიზაცია: DAAD
მოკლე ანოტაცია: გარემოს დაბინძურების ზრდის ფონზე უფრო მეტი ყურადღება ექცევა ბუნებრივი დეტოქსიკაციური აგენტების ეფექტური გამოყენების შესაძლებლობების შეფასებას. ფიტორემედიაციის მთავარი მიზანი იმ მცენარეთა სახეობების გამოვლენაა, რომელთაც შესწევთ უნარი გაუმკლავდნენ დამბინძურებლის სპეციფიურ ტიპს. მცენარეები გარემოს სტრესებისაგან თავდაცვის მიზნით გამომიმუშავებენ მრავალფეროვან ორგანულ ნივთიერებებს - მეორეულ მეტაბოლიტებს. გლუკოზინოლატები, ბიოლოგიურად აქტიური მეორეული მეტაბოლიტებია, როლებიც ძირითადად კომბოსტოსებრთა (Brassicaceae) ოჯახის წარმომადგენლებისათვის არის დამახასიათებელია.

ჩვენი კვლევის მიზანი იყო სხვადასხვა წიწმატის (Lepidium sativum)გლუკოზინოლატების კომპოზიციის შესწავლა და მათი როლის გამოვლენა მცენარის დაბიძურების სტრესსის მიმართ საპასუხო თავდაცვით მექანიზმში. ჩატარებული კვლევის საფუძველზე გამოვლინდა წიწმატის ძირითადი გლუკოზინოლატების შემადგენლობა და მათი შემცველობა აღმონაცენის ფოთლებში. ამასთან, ტოქსიკანტების გავლენამ აჩვენა მცენარის ფოთლებში ძირითადი გლუკოზინოლატების დაგროვების ინდუცირება მოკლე დროით ინკუბაციის შემთხვევაში (7 დღე). დადგინდა კორელაცია ტოქსიკანტების კონცენტრაციასა და ფოთლების ქსოვილში გლუკოზინოლატების შემცველობის ცვლილებას შორის. შედეგად, გლუკოზინოლატების აკუმულაციის და ტოქსიკანტების შეთვისების მაღალი უნარის მქონე მცენარეებს აქვთ დაბინძურებულ გარემოში უკეთესი ადაპტაციის უნარი და შეიძლება რეკომენდებულნი იყვნენ დაბინძურებული ნიადაგების ფიტორემედიაციისათვის.