ZAKŁAD MOLEKULARNEJ FIZJOLOGII ROŚLIN Instytut Botaniki

Transkrypt

1 ZAKŁAD MOLEKULARNEJ FIZJOLOGII ROŚLIN Instytut Botaniki

2 Kierownik Zakładu: Prof. dr hab. Elżbieta Romanowska Pracownicy: mgr Agnieszka Abratowska mgr Krzysztof Brzost dr Anna Drożak dr hab. Joanna Kargul prof. UW dr Tomasz Krupnik Jarosław Kuraś prof. dr hab. Mieczysław Kuraś (emeryt) dr hab. Eugeniusz Parys prof. UW dr Ewa Przedpełska-Wąsowicz mgr Ewa Wacławczyk-Lach prof.dr hab. Małgorzata Wierzbicka Doktoranci: mgr Ilona Bacławska mg Alicja Buczyńska mgr Wanda Cegiełkowska mgr Magdalena Michalska-Kacymirow mgr Julian Olmos mgr Wioleta Wasilewska mgr Piotr Zaniewski Elżbieta Twardowska dr Maksymilian Zienkiewicz

3 Grupy badawcze Funkcjonalne i molekularne aspekty regulacji głównych procesów metabolicznych roślin, w tym fotosyntezy i oddychania, w warunkach stresowych (prof. dr hab. Elżbieta Romanowska) Sztuczna fotosynteza (dr hab. Joanna Kargul prof. UW) Ekotoksykologia (prof. dr hab. Małgorzata Wierzbicka)

4 Zagadnienia badawcze Sztuczna fotosynteza Zastosowanie PSI z ekstremofilnej czerwonej algi C. merolae jako naturalnego katalizatora do produkcji wodoruw ramach tandemowego półprzewodnikowego fotoogniwa paliwowego (projekt EUROCORES- EuroSolarFuels; koordynator dr hab. J. Kargul). Struktura i funkcja aparatu fotosyntetycznego roślin w warunkach stresowych -modyfikacja i degradacja białek tylakoidów -charakterystyka kompleksów tylakoidowych Biochemiczne, ultrastrukturalne i fizjologiczne mechanizmy adaptacji roślin w odpowiedzi na czynniki stresowe -enzymy antyoksydacyjne i antyoksydanty -zawartość, dystrybucja i transport metabolitów Udział mitochondriów w metabolizmie fotosyntetycznym i fotooddechowym -wpływ światła na aktywność oddechową izolowanych komórek -charakterystyka białek mitochondrialnych z liści roślin C3 i C4 Analiza wzoru ekspresji genów w warunkach stresowych u roślin C4 -ustalenie poziomu transkrypcji mrna dla wybranych białek powiązanych z fotosyntezą

5 Ekotoksykologia interdyscyplinarne badania reakcji roślin na pierwiastki toksyczne, na różnych poziomach organizacji od molekularnego po populacyjny Badanie mechanizmów tolerancji roślin wyższych na metale ciężkie Rośliny spontanicznie porastające tereny skażone (hałdy poprzemysłowe) Reakcje roślin na skażenie metalami ciężkimi Poznanie mechanizmów tolerancji u wybranych gatunków roślin Poznanie dróg włączania pierwiastków toksycznych w obieg biologiczny Metale ciężkie w komórce roślinnej Nowe techniki wizualizacji metali ciężkich w materiale biologicznym Porosty wpływ środowiska i zbiorowiska roślinnego na ich kondycję oraz skład gatunkowy; przydatność bioindykacyjna

6 Struktura i funkcja aparatu fotosyntetycznego roślin w warunkach stresowych 1. Charakterystyka kompleksów tylakoidowych 2. Rola proteaz chloroplastowych w aklimatyzacji roślin

7 Poziom ekspresji wybranych genów u roślin C3 i C4 hodowanych w warunkach zróżnicowanego natężeniu światła Technika RT-PCR (Semi-Quantitative RT PCR) lub/i Hybrydyzacja cdna na filtrze (Virtual Northern Blotting) + Hybrydyzacja RNA na filtrze (Northern Blotting) Ustalenie poziomu transkrypcji mrna dla wybranych białek powiązanych z fotosyntezą

8 Udział mitochondriów w metabolizmie fotosyntetycznym i fotooddechowym 1. Wpływ światła na aktywność oddechową izolowanych komórek BS i M. 2. Charakterystyka białek mitochondrialnych z mezofilu liści rośliny C 3 i C 4 oraz immunodetekcja podjednostek P, L, H i T kompleksu enzymatycznego GDC oraz SHMT w mezofilowych mitochondriach rośliny C 3 i u podtypów C 4.

9 Mechanizy działania metali ciężkich na rośliny Jak modyfikują reakcje świetlne i ciemniowe fotosyntezy? Mechanizm stymulacji procesów oddechowych. Mechanizmy warunkujące przeżycie u roślin hałdowych Jakie czynniki zmieniają odpowiedź rośliny na metale ciężkie?

10 SDS-PAGE Metody frakcjonowania: Stosowane metody -izolacja komórek, protoplastów, chloroplastów, mitochondriów, kompleksów białkowych. Standardowe metody biochemiczne (np.spektrofotometria, luminometria, fluorometria), HPLC - oznaczenia aktywności enzymów, zawartości metabolitów, ATP i ADP itd Izolowane pochwy okołowiązkowe Biochemia białek: -izolacja i oczyszczanie kompleksów białkowych, elektroforeza (SDS-PAGE, BN-PAGE, natywna), immunodetekcja, identyfikacja białek metodami spektrometrii masowej BN-PAGE Superkompleksy PSI i PSII PSI + PSII dimer Syntaza ATP Cytochrom b 6 f PSII monomer LHCII trimery LHCII monomery

11 Metody mikroskopowe: -mikroskopia konfokalna i elektronowa, immunolokalizacja, mikroautoradiografia. epiderma miękisz wiązka B S M szparka Pochwa okołowiązkowa Metody biologii molekularnej: - PCR, RT-PCR, hybrydyzacja kwasów nukleinowych, analiza bioinformatyczna Hybrydyzacja RNA na filtrze (Northern Blotting)

12 Sztuczna fotosynteza Budowa kompleksów tylakoidów u krasnorostów hν hν anode H 2 O e - PSII c-553 O 2 Pt PSI H + H 2 cathode H + H + PSI z C.merolae jako fotokatoda produkująca wodór w tandemowym fotoogniwie paliwowym

13 Przykładowe tematy prac licencjackich z ostatnich lat Szczypior S. Ekotoksykologiczna ocena gleb terenów poprzemysłowych Huty Metali Nieżeleznych Szopienice, Warszawa Cuber M. Nowotwory medycyna konwencjonalna i alternatywna, Warszawa Topolska K. Porosty epifityczne jako potencjalne wskaźniki starych borów w Kampinoskim Parku Narodowym, Warszawa Brejnak M. Specjacja selenu w roślinach ustalenia metodyczne, Warszawa Dębiec K. Specjacja selenu w glebie, Warszawa Kostewicz M. A. Akumulacja metali ciężkich przez rośliny Plantago lanceolata L., Warszawa Truszkowska Z. Rośliny Kochia scoparia na terenach antropogenicznych Warszawy, Warszawa Świątek E. Porównanie tolerancji na metale ciężkie dwóch populacji Plantago lanceolata, Warszawa 2012.

14 Przykłady tematów prac licencjackich: Walkiewicz D. (2012)Fosforylacja białek PSII w chloroplastach grochu w warunkach działania jonów ołowiu Barbachowska M. (2011) Mutageneza proteazy Deg 1 z Arabidopsis thaliana. Kąkol K. (2011) Udział proteaz chloroplastowych w degradacji białek. Wasil J. (2011) Charakterystyka wybranych procesów fizjologicznych u metalofitu Armeria maritima Łabęda J. (2009) Wpływ natężenia światła na aktywność enzymów: dehydrogenazy jabłczanowej i aminotransferazy asparaginowej oraz wymianę CO 2 u roslin C4 Bacławska I. (2009) Indukcja stresu oksydacyjnego przez światło czerwone u roślin grochu rosnących przy niskich natężeniach światła. Sęktas P. (2009) Wykorzystanie mutantów PSII w badaniach fotosyntetycznych. Penconek A. (2009) Wpływ natężenia światła i Pb 2+ na aktywność fotochemiczną chloroplastów roślin grochu zwyczajnego (Pisum sativum). Wasilewska A. (2009) Ewolucja aparatu fotosyntetycznego. Buczyńska A. (2008) Fotoinhibicja w liściach kukurydzy w warunkach hamowania cyklu Calvina. Ferenc A. (2008) Produkty fotosyntezy w liściach kukurydzy podczas aklimatyzacji do natężenia światła Powikrowska M. (2005) Wpływ natężenia światła na zawartość syntazy ATP w komórkach mezofilowych i pochew okołowiązkowych roślin C4. Kamińska A. (2003) Izolacja komórek z liści roślin C3.

15 Przykładowe tematy prac magisterskich z ostatnich lat Bolkowska A. Pobieranie metali ciężkich przez rośliny Armeria maritima z terenów metalonośnych i niemetalonośnych oraz lokalizacja cynku w liściach Armeria maritima, Warszawa Grabowska A., Stan bioty porostów rezerwatów Brudzeńskiego Parku Krajobrazowego koło Płocka, Warszawa Begiedza M. Wizualizacja ołowiu w liściach Armeria maritima rośliny porastającej hałdy cynkowo-ołowiowe, Warszawa Oleszkiewicz M. Ocena toksyczności gleb z rejonów Olkusza, Warszawa 2011 Parol A., Ekotoksykologiczna ocena skażenia gleb na terenie Ożarowa Mazowieckiego, Warszawa Lewandowska K., Wizualizacja ołowiu w pędach grochu (Pisum sativum), Warszawa Bemowska O. Ekotoksykologiczna ocena skażenia gleb z torów kolejowych, Warszawa Merlak H. M. Wizualizacja ołowiu w liściach kukurydzy (Zea mays L.), Warszawa Drzazga H. Reakcja roślin Geranium robertianum L. na działanie herbicydu Roundup, Warszawa 2013.

16 Przykłady tematów prac magisterskich: Sakowski D. (2013) Tolerancja oraz fizjologiczne przystosowania Arabidopsis arenosa do wysokich stężeń cynku w podłożu. Kokoszka N. (2013) Wpływ natężenia i jakości światła na Deg1 zależną degradację komponentów PSII w chloroplastach kukurydzy. Tomaszewska K. (2012) Aktywność PEPC oraz procesy pokrewne w liściach prosa traktowanych solami ołowiu. Sęktas P. (2011) Wpływ jonów ołowiu na aktywność enzymów fotosyntetycznych u Armeria sp. Łabęda J. (2010) Zmiany fizjologiczne indukowane przez jony Pb w liściach Armeria sp. Nowek M. (2010)Wpływ efektorów metabolicznych na aktywność PEPC z liści Z. mays i D. sanguinalis u roślin rosnących w niskich i wysokich natężeniach światła. Ferenc A. (2010) Substraty proteazy Deg 1 z chloroplastw kukurydzy. Krzemianowski L. (2009) Wpływ jonów ołowiu na fotosyntezę Pisum sativum i Zea mays. Kulczycka K. (2007) Aklimatyzacja do natężenia światła aparatu fotosyntetycznego dwóch podtypów metabolicznych roślin C4. Powikrowska M. (2007) Zastosowanie metody Blue Native-PAGE w charakterystyce białkowych kompleksów tylakoidowych w chloroplastach kukurydzy. Szymczyk A. (2007) Stres oksydacyjny w warunkach aklimatyzacji roślin: kukurydzy i prosa olbrzymiego do wysokich i niskich natężeń światła Barańska K. (2006) Wpływ warunków świetlnych środowiska na ultrastrukturę liści i fotosyntezę traw C4 Łucjanek J. (2005) Charakterystyka fotosyntetyczna i oddechowa fenotypów mozaikowych ogórka Cucumis sativus L. Pokorska B. (2004) Charakterystyka kompleksów białkowych tylakoidów izolowanych z mezofilu i komórek pochew okołowiązkowych roślin C4 hodowanych przy różnych natężeniach światła.

17 Proponowane tematy prac licencjackich (EKOTOKSYKOLOGIA) Informacji oraz pomocy w wyborze tematów udziela Kierownik Grupy Ekotoksykologii ZMFR prof. dr hab. Małgorzata Wierzbicka, Gmach Wydziału Biologii, ul. Miecznikowa 1, pok. 3/C parter Proponowane prace mają charakter prac eksperymentalnych i mogą być kontynuowane w ramach pracy magisterskiej. Laminaryna zamiast pestycydów nowa droga ochrony roślin Korzyści ze zwiększenia ilości wapnia w roślinach (preparat INCA) działanie ochronne przed skażeniem metalami ciężkimi Badania aktywności biologicznej nowego (japońskiego) preparatu Biobran, stosowanego w leczeniu nowotworów Ocena stopnia skażenia gleb przy użyciu ekotestów roślinnych możliwości zastosowań praktycznych Herbicydy powstawanie nowych populacji roślin odpornych na herbicydy na przykładzie roślinności torów kolejowych Kawitacja wykorzystanie nowej metody dezintegracji komórek (np. bakterii) w oczyszczalniach ścieków ( nowy patent praca dla osoby z zainteresowaniami technicznymi)

18 prof. dr hab. Małgorzata Wierzbicka Kierownik Grupy mgr Piotr Zaniewski doktorant IV r. prof. dr hab. Mieczysław Kuraś Senior mgr Agnieszka Abratowska asystent mgr Krzysztof Brzost specjalista nauk. tech. mgr Magda Michalska Kacymirow doktorantka IV r. Jarosław Kuraś technik mgr Wanda Cegiełkowska doktorantka III r.

19 Elżbieta Romanowska Anna Drożak Ewa Przedpełska- Wąsowicz Wioleta Wasilewska Alicja Buczyńska Ilona Bacławska Eugeniusz Parys Maksymilian Zienkiewicz Ewa Wacławczyk- Lach Elżbieta Twardowska

20 Joanna Kargul Tomasz Krupnik Julian David Janna Olmos