National Science Foundation – Where Discoveries Begin

Fact Sheet

December 13, 2000

Tento materiál je k dispozici především pro archivní účely. Telefonní čísla nebo jiné kontaktní informace mohou být zastaralé; aktuální kontaktní informace naleznete v části kontakty pro média.

Arabidopsis thaliana je plevel z čeledi hořčicovitých, jehož rychlý růstový cyklus a malá velikost z něj činí ideální experimentální model pro výzkum v oblasti biologie rostlin. Více než 2 500 laboratoří a 8 000 vědců po celém světě využívá novou generaci nástrojů ke zkoumání genomu této rostliny a odhaluje tak procesy společné všem rostlinám.

Proces. Iniciativa pro genom Arabidopsis (AGI) byla zahájena v roce 1996 a sjednotila úsilí mezinárodních týmů, které od počátku 90. let minulého století dekódovaly sekvenci tohoto významného genomu. Zástupci všech hlavních center pro sekvenování Arabidopsis se sešli v srpnu 1996 v Národní vědecké nadaci (NSF) v Arlingtonu, VA, aby se dohodli na společném postupu. V USA byl v roce 1996 zahájen meziagenturní program financovaný z prostředků NSF, amerického ministerstva energetiky a amerického ministerstva zemědělství. Evropská unie, francouzská vláda a vláda prefektury Chiba v Japonsku podobně podporují výzkum AGI.

Budoucnost. I když se sekvence genomu blížila k dokončení, NSF zahájila další fázi výzkumu genomu Arabidopsis thaliana. Nový projekt NSF 2010 se snaží v příštím desetiletí určit funkce 25 000 genů Arabidopsis.

Nástroje a aplikace. Výzkumníci v oblasti Arabidopsis používají a vyvinuli celou řadu nástrojů, např:

• Syntetické markery DNA pro mapování genomu
• Sbírky užitečných mutantů Arabidopsis
• Specializované techniky pro transformaci genů Arabidopsis
• Bioinformatické metody, které slouží k mapování genomu. nástroje, které využívají nejnovější výpočetní a síťové možnosti
• Sbírky genetických map

Všechny tyto nástroje umožňují vědcům systematicky pitvat genom Arabidopsis, což vedlo k dokončení jeho sekvence, identifikaci funkcí mnoha jednotlivých genů a lepšímu pochopení chování rostlin obecně. Studie Arabidopsis zlepšily naše chápání odolnosti vůči chorobám, vývoje kořenů a dalších důležitých rostlinných procesů. Protože tempo tohoto výzkumu je nesmírně rychlé, nejsou následující zajímavosti v žádném případě vyčerpávající.

Zlepšování odolnosti vůči chorobám. Některé odrůdy plodin jsou vůči určitým virovým, bakteriálním nebo houbovým patogenům odolnější než jiné. Dosažení odolnosti vůči chorobám je hlavním cílem většiny programů šlechtění rostlin, ale výroba takových hybridů je ve srovnání s genetickou modifikací časově náročná. Molekulární klonování genu Arabidopsis pro odolnost vůči chorobám s názvem RPS2 významně přispělo k našemu pochopení toho, jak tento gen a jemu podobné fungují v hospodářsky významných rostlinách.

Pochopení fotosenzitivity. Analýzou Arabidopsis vědci ukázali, že rostliny reagují na světlo integrací různých vstupních signálů prostřednictvím složité genetické sítě. Klonované geny odhalily dosud nezjištěnou chemickou povahu receptoru pro modré světlo v Arabidopsis, což naznačuje existenci takového mechanismu pro spouštění fyziologických reakcí u vyšších rostlin. To by mohlo vést k rostlinám, které jsou schopné růst s menším množstvím světla.

Vytváření zdravějších jedlých olejů. Geny, které řídí syntézu olejů u Arabidopsis, jsou úzce příbuzné s takovými geny u komerčních plodin. Tento vztah je využíván k produkci rostlin se zdravějšími jedlými oleji. Asi třetina kalorií v naší stravě pochází ze sójových bobů nebo jiných rostlinných olejů. Většina rostlinných olejů však není vhodná pro potravinářské účely, protože jsou vysoce polynenasycené. Geny pro mastné kyseliny z Arabidopsis mají své protějšky v sóji, řepce a několika dalších olejninách.

Výroba biologicky rozložitelných plastů. Sekvence genomu Arabidopsis může vést k výrobě nových biologicky odbouratelných plastů. Vědci vnesli do Arabidopsis geny z bakterie Alcaligenes eutrophus, což způsobilo hromadění biologicky odbouratelného plastu (polyhydroxybutyrátu neboli PHB). Díky tomu, že PHB tvoří až 20 % suché hmotnosti modifikované rostliny, zahájilo několik společností programy vývoje takovýchto plodin produkujících plast.

Making Vegetables and Fruits Cheaper and Hardier. Plyn etylen ovlivňuje růst a vývoj rostlin. V zemědělství se používá k řízení zrání ovoce a zeleniny a stárnutí květin. Pokud by vědci zabránili rostlinám produkovat etylen nebo na něj reagovat, mohli by vyvinout plodiny, které by podle potřeby dozrávaly rychleji nebo pomaleji. Gen Arabidopsis zprostředkovává biologické účinky etylenu a vědci izolovali jeho mutantní formu, díky níž by rostliny mohly být vůči tomuto plynu zcela odolné. To by mohlo výrazně zpomalit rychlost dozrávání plodů a vadnutí květů a udržet je déle čerstvé.

Zlepšení odolnosti proti erozi. Kořenový systém Arabidopsis je modelem pro studium toho, jak se tyto rostlinné orgány tvoří. Vědci objevili řadu genetických mutací Arabidopsis, které ovlivňují vývoj kořenů a určují, zda jsou rostliny odolné vůči půdní erozi.

Pochopení toho, jak rostliny kvetou. Růst květů začíná vývojem formativního rostlinného pletiva zvaného meristém, které se může větvit a vytvořit několik květních meristémů, z nichž každý má samostatný květ. Výzkum Arabidopsis ukázal, že interakce mezi meristémovými geny diktuje růst květních orgánů, jako jsou okvětní lístky, kališní lístky a tyčinky.

-NSF-

Viz také: Seznam odkazů na Arabidopsis.

Pro streamované video o sekvenci genomu Arabidopsis viz: http://www.nsf.gov/od/lpa/news/press/00/pr0094.htm
Další informace o projektu NSF 2010 viz: http://nsf.gov/cgi-bin/getpub?nsf0113

Kontakty pro média
Tom Garritano, NSF, (703) 292-8070, e-mail: [email protected]

Národní vědecká nadace USA pohání národ kupředu tím, že podporuje základní výzkum ve všech oblastech vědy a techniky. NSF podporuje výzkum a lidi tím, že jim poskytuje zařízení, přístroje a finanční prostředky, aby podpořila jejich vynalézavost a udržela USA jako světového lídra v oblasti výzkumu a inovací. S rozpočtem na fiskální rok 2021 ve výši 8,5 miliardy dolarů se prostředky NSF dostávají do všech 50 států prostřednictvím grantů pro téměř 2 000 vysokých škol, univerzit a institucí. Každý rok NSF obdrží více než 40 000 soutěžních návrhů a udělí přibližně 11 000 nových ocenění. Tyto granty zahrnují podporu výzkumu ve spolupráci s průmyslem, výzkum a provoz v Arktidě a Antarktidě a účast USA na mezinárodním vědeckém úsilí.

Získávejte novinky e-mailem

Spojte se s námi online
Stránky NFS: nsf.gov
Zprávy NFS: nsf.gov/news
Pro média: nsf.gov/news/newsroom
Statistiky: nsf.gov/statistics/
Databáze ocenění: nsf.gov/awardsearch/

Sledujte nás na sociálních sítích
Twitter: twitter.com/NSF a twitter.com/NSFspox
Facebook: facebook.com/US.NSF />Instagram: instagram.com/nsfgov

.