Zakład Anatomii i Cytologii Roślin Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin Inne metale Cd Fe Zn METALE CIĘŻKIE W ROŚLINACH Grupa badawcza: prof. dr hab. Danuta Maria Antosiewicz dma@biol.uw.edu.pl, 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 Biofortyfikacjaroślin wzrost zawartość mikroelementów, redukcja zawartości Cd
tytoniu i pomidorze Pracujemy na: 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(zieloneindykator 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). (*) 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 Seth i wsp. 2002 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, Real- Time 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 fitoremediacjigleb 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 transgenumodyfikuje 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 phytochelatinsynthase 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 P 1B -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. PhysiologiaPlantrum, 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