Akronim:

J4-3091

Številka pogodbe:

J4-3091

Oddelek:

Oddelek za biologijo

Tip projekta:

ARRS

Vrsta projekta:

Temeljni

Vloga na projektu:

Vodilni

Financiranje:

Trajanje:

01.10.2021 - 30.09.2024

Vrednost projekta skupaj:

1,38 FTE

Vodja projekta na BF:

Pongrac Paula

Vsebinski opis projekta

Med pomembnimi esencialnimi elementi za človeka je cink (Zn), ki je potreben za skoraj vse procese v našem telesu. S premalo Zn postanemo bolj dovzetni za okužbe in smo manj produktivni, dolgotrajno pomanjkanje Zn pa lahko povzroči hude okvare rasti in oslabljeno delovanje možganov. Dosežen je bil znaten napredek pri povečanju koncentracije Zn v užitnih rastlinskih tkivih in zlasti v osnovnih živilih. Postopek se imenuje biofortifikacija. Biofortifikacijo je mogoče doseči z žlahtnjenjem rastlin, transgenimi tehnikami ali agronomskimi praksami. Za nadaljnje napredovanje strategij biofortifikacije pa je potrebno poglobljeno razumevanje mreže dejavnikov, ki vplivajo na hiperakumulacijo Zn (izjemna sposobnost kopičenja koncentracij Zn, ki so strupene za večino rastlin) in Zn homeostazo v kmetijskih rastlinah. Namen projekta je poiskati vzročne zveze med informacijo o tkivno specifični porazdelitvi Zn in mrežami genske ekspresije v modelni rastlini s sposobnostjo hiperakumulacije Zn (Arabidopsis halleri), v eni izmed listnatih zelenjav (kapusnice; Brassica oleracea) in v dveh žitih (treh vrstah prosa in v pšenicah, ki se razlikujejo v ploidnosti). Proučevali bomo povezavo med izražanjem genov in učinkovitostjo uporabe Zn, kopičenjem in vezavnimi oblikami Zn v listih oz. zrnju teh izbranih rastlin. Za dopolnitev k osnovnim informacijam o genskem omrežju pri vsaki od vrst bomo uporabili tehniko vizualizacije, ki omogoča kvantitativno oceno tkivno specifičnega kopičenja Zn in sicer emisijo rentgenskih žarkov inducirano s fokusiranim žarkom, ki je na voljo na Institutu »Jožef Stefan«. V primeru, ko bomo potrebovali analizo z večjo občutljivostjo, vendar slabšo resolucijo, bomo uporabili lasersko ablacijska masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo, ki je dostopna na Kemijskem inštitutu. V okviru štirih delovnih sklopov in dvanajstih ciljev bo projekt izvajala interdisciplinarna in mednarodna ekipa, ki jo sestavljajo strokovnjaki na posameznih področjih, da bi zagotovili znanje, ki ga potrebujejo rastlinski biologi, agronomi, prehranski tehnologi za razvoj bolj hranljivih živil in uradniki za nadzor kakovosti. Številne priložnosti za sodelovanje v dejavnostih na področju informiranja znotraj inštitutov in sodelujočih univerz bodo omogočile interakcijo s širšo javnostjo, spodbujale dialog o pomembnosti prehrane rastlin za bolj zdrave skupnosti in pomen reševanja znanstvenih vprašanj na interdisciplinaren način. Projekt bo omogočil obsežno izmenjavo znanja, saj bo ponudil odprt dostop do vseh rezultatov in omogočil usposabljanje doktorskih študentov in mladih doktorjev, ki bodo pridobili edinstven nabor tehničnih znanj na področju vrhunskih tehnologij in razvoj komunikacijskih veščin (pisnih in govornih) ter znanja za vodenje projektov.

 

Faze projekta in njihova realizacija

Projekt bo vseboval štiri delovne sklope (Slika):

Delovni sklop 1: Spoznanja iz A. halleri, modelni rastlinski hiperakumulacijski vrsti Zn

Delo v okviru delovnega sklopa 1 bo nadaljevanje sodelovanja s prof. Stephanom Clemensom (predstojnik Oddelka za fiziologijo rastlin na Univerzi v Bayreuthu v Nemčiji; Bayreuth Center za ekologijo in raziskave okolja, Univerza v Bayreuthu, Bayreuth, Nemčija), ki je svetovno priznan strokovnjak za toleranco na kovine v rastlinah, in je bil gostitelj dr. Pongrac v času njene štipendije Aleksandra von Humboldta za podoktorske raziskovalce (2014–2015). K delovnemu sklopu 1 bodo pomembno prispevali tudi člani projektnih skupin z Biotehniške fakultete, Instituta »Jožef Stefan« in Kemijskega inštituta, ki bodo pripravljali vzorce, izvajali analize elementne sestave rastlin in njihovih delov, in evalvirali rezultate.

Delovni sklop 2: Vloga BoZIP3 v tkivno specifični lokalizaciji Zn v B. oleracea, listnati zelenjavi

Delo v okviru delovnega sklopa 2 bo nadaljevanje sodelovanja s prof. Philipom J. Whiteom (James Hutton Institute, Dundee, UK; redni profesor za biologijo na univerzi King Saud v Savdski Arabiji; redni profesor kmetijske univerze Huazhong, Kitajska; častni profesor na Univerzi v Nottinghamu, UK), svetovno znan strokovnjak za mineralno prehrano rastlin, ki je bil menor dr. Pongrac v času njene IEF Marie Curie štipendije (2015–2017), in molekularne biologinje dr. Sine Fischer (Univerza v Nottinghamu, UK). K delovnemu sklopu 2 bodo pomembno prispevali tudi člani projektnih skupin z Biotehniške fakultete, Instituta »Jožef Stefan« in Kemijskega inštituta, ki bodo pripravljali vzorce, izvajali analize elementne sestave rastlin in njihovih delov, in evalvirali rezultate.

Delovni sklop 3: Ocena učinkovitosti privzema Zn in lokalizacija Zn v izbranih vrstah prosa in pšenic.

Delo v okviru delovnega sklopa 3 je načrtovano v sodelovanju s prof. Darjo Kocjan-Ačko in dr. Markom Flajšmanom, ki se že vrsto let ukvarjata s proučevanjem prosa, predvsem slovenskih genotipov. Zrna različnih vrst/podvrst pšenic pa so že bila pridobljena z mednarodne genske banke CIMMYT. K delovnemu sklopu 3 bodo pomembno prispevali tudi člani projektnih skupin z Biotehniške fakultete, Instituta »Jožef Stefan« in Kemijskega inštituta, ki bodo pripravljali vzorce, izvajali analize elementne sestave rastlin in njihovih delov, in evalvirali rezultate.

Delovni sklop 4: Upravljanje projekta in deljenje rezultatov in napredka znanstvenikom in širši javnosti

Vsi plačni projektnih skupin bodo sodelovali v delovnem sklopu 4. Vključene doktorske študente bomo spodbujali k pisanju publikacij in obiskovanju konferenc in dogodkov za izmenjavo znanja, da bi razpravljali o znanosti in dobili povratne informacije znotraj širše znanstvene skupnosti in vzpostavili svojo znanstveno mrežo.

 

J4-3091_SLO.png

Partnerji v projektu