Academic Centre
Projekta nosaukums latviski: "Krūmmellenes (Vaccinium corymbosum L.) genomiski rediģētu audu kultūru izveide un raksturošana augstas vērtības sekundāro metabolītu iegūšanai"
Projekta nosaukums angliski: "Development and characterization of genome-edited blueberry (Vaccinium corymbosum L.) cultures for production of high-value secondary metabolites "
Projekta numurs: lzp-2018/1-0101
Projekta īstenotājs: Latvijas Universitāte (LU)
Projekta vadītājs: Dr. biol. Nils Rostoks
Projekta īstenošanas vadošā struktūrvienība LU: Bioloģijas fakultāte
Projekta īstenošanas periods: 31.08.2018.–31.08.2021.
Projekta kopējais finansējums: 300 000,00 EUR
Informācija par projektu:
Augi dabā ražo sekundāros metabolītus, kurus pielieto medicīnā, uzturā un kā rūpnieciskās izejvielas. Ķīmisko savienojumu ievākšana no savvaļas vai kultivētiem augiem atstāj būtisku ietekmi uz vidi, ir atkarīga no sezonas un aizsargājamu sugu gadījumā ne vienmēr ir iespējama. Biotehnoloģiskie risinājumi, kā augu audu kultūras var nodrošināt nepieciešamo augu materiālu, ja tiek lietotas atbilstošas metodes un nepieciešamo metabolītu līmenis ir pietiekami augsts. Krūmmellene (Vaccinium corymbosum L.) ir daudzgadīgs ogu krūms, kura augļi ir bagāts antocianīnu, resveratrola un luteīna avots. Krūmmellenēm ir pieejami audu kultūru un Agrobacterium veiktās transformācijas protokoli, taču nav izstrādātas genoma rediģēšanas metodes.
Projekta mērķis ir attīstīt CRISPR/Cas sistēmu krūmmellenes genoma rediģēšanai noteiktos gēnos, lai novirzītu prekursoru plūsmu noteiktu sekundāro metabolītu virzienā. Mērķa sasniegšanai paredzēts:
- izmantot genoma mēroga un noteiktiem ceļiem specifisku metabolisko modelēšanu, lai identificētu svarīgākos gēnus rediģēšanai;
- adaptēt pastāvošos krūmmellenes audu kultūru protokolus;
- izstrādāt CRISPR/Cas genoma rediģēšanas protokolus, kas veicami ar un bez Agrobacterium transformācijas;
- monitorēt mērķa metabolītu, to prekursoru un svarīgāko konkurējošo metabolītu daudzumu izmantojot šķidruma hromatogrāfiju – masas spektrometriju.
Projekts atbilst Latvijas RIS3 investīciju prioritātēm 1) augstas pievienotās vērtības produkti un 2) produktīvas inovāciju sistēmas, kā arī RIS3 zināšanu specializācijas jomām 1) zināšanu intensīva bioekonomija un 3) biofarmācija un biotehnoloģija. Projekts atbilst arī Latvijas prioritārajiem pētniecības virzieniem, un nostiprinās Latvijas Universitātes vadošo lomu lauksaimniecības biotehnoloģijas jomā.
Projekta rezultāts būs proof-of-principle protokols genomiski rediģētu krūmmelleņu audu kultūru veidošanai noteiktu mērķa metabolītu ražošanai, kā arī pilnveidotas zināšanas par bioķīmiskajiem ceļiem, kas noved pie augstas pievienotās vērtības metabolītu sintēzes. Projekta rezultāti tiks izplatīti zinātnisko publikāciju formā anonīmi recenzētos izdevumos, par tiem tiks ziņots starptautiskās zinātniskās konferencēs un par tiem tiks informēta sabiedrība.
Projekta ietvaros maģistra darbus izstrādā divi LU Bioloģijas fakultātes studenti.
Dotajā brīdī projekta rezultāti ir apkopoti divās zinātniskajās publikācijās, kuras pieejamas Web of Science un/vai Scopus datubāzēs:
Rostoks N (2021) Implications of the EFSA Scientific Opinion on Site Directed Nucleases 1 and 2 for Risk Assessment of Genome-Edited Plants in the EU. Agronomy 11:572
Ramata-Stunda A, Valkovska V, Borodušķis M, Livkiša D, Kaktiņa E, Silamiķele B, Borodušķe A, Pentjušs A, Rostoks N 2020. Development of metabolic engineering approaches to regulate the content of total phenolics, antiradical activity and organic acids in callus cultures of the highbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.). Agronomy Research 18, 1860-1872.
Par projekta rezultātiem ir ziņots vairākās starptautiskās zinātniskās konferencēs:
Livkiša D, Ramata-Stunda A, Valkovska V, Borodušķis M, Kaktiņa E, Silamiķele B, Borodušķe A, Rostoks N (2020) Variation of total phenolic content, organic acids, antiradical and antimicrobial activity in callus cultures of the highbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.). European Biotechnology Congress, Prague, September 24 – 26, 2020. Biotechnology & Biotechnological Equipment 2021 Vol. 35 Issue sup1 Pages S20-S21
Rostoks N (2019) Considerations for risk assessment of genome edited organisms. ICGEB-JRC Workshop “Genome Editing Applications and Beyond”, Trieste, Italy, November 19, 2019
Rostoks N (2019) Development of risk assessment of genome-edited organisms. 1st PlantEd Conference. Plant Genome Editing – State of the Art, Novi Sad, Serbia, November 5 – 7, 2019
Livkiša D (2019) Towards development of genome editing protocol in highbush blueberry (Vaccinium corymbosum). FEBS3+ conference in Riga, June 17 – 19, 2019
Rostoks N (2018) Development and Characterization of Genome-Edited Blueberry (Vaccinium corymbosum L.) Cultures for Production of High-Value Secondary Metabolites. 7th Baltic Genetics Congress, Riga, October 24 – 27, 2018
Papildus informācija par projektu:
- Latvijas Universitātes Bioloģijas fakultātes Augu molekulārās biotehnoloģijas grupas tīmekļvietne (skat. sadaļas “Projekti” un “Publikācijas”)
- ResearchGate