Production of ergot alkaloid during the interaction of rye plant (Secale cereale) with fungus Claviceps purpurea
Project goals
The fungus Claviceps purpurea is a naturally occurred parasite of rye. Infection of flowers initiates fungal sexual life cycle and synthesis of ergot alkaloids. Ergot alkaloids are used for preparation of various kind of therapeutics. Their biosynthetic pathway is encoded by the cluster containing 14 ORFs. The main objective of the project consists on preparation of fungus transgenic strains in order to enhance or change spectra of produced alkaloids by overexpression of selected cluster or regulation genes. Different strains of fungus and species of genus Claviceps varying in productivity will be screened for genetic variability to establish a link to ergot quality and quantity. Progression of plant infection is a crucial factor arbitrating quantity of produced alkaloids. Thus, the other aim of the project is expression profiling of genes involved in alkaloid biosynthesis and its regulation in order to map variation among different strains of C. purpurea. Subtractive hybridization will be used to reveal possible plant proteins important for susceptibility of rye to fungal pathogen.
Keywords
ergotalkaloidsClavicepspurpurearyeoverproductionpathogenesis
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 15 (SGA02012GA-ST)
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P501-12-0597
Alternative language
Project name in Czech
Produkce ergoidních alkaloidů během interakce rostliny žita (Secale cereale) s parazitickou houbou Claviceps purpurea
Annotation in Czech
Houba Claviceps purpurea je přirozeným parazitem žita, kdy infekce sporami neopýlených květu zahajuje sexuální cyklus houby během kterého dochází k produkci námelových alkaloidů. Námel slouží jako výchozí surovina k výrobě řady léčiv. Enzymy biosyntetické dráhy námelových alkaloidů jsou kódovány čtrnácti geny speciálního klastru. V rámci projektu budou připraveny transgenní kmeny nadexprimující vybrané geny klastru za účelem kvalitativní či kvantitativní změny složení námelových alkaloidů. Bude studovaná sekvenční variabilita a počty kopií jednotlivých genů u různých druhů rodu Claviceps lišících se ve spektru a kvantitě produkovaných alkaloidů. Zahájení a progrese infekce rostliny patogenem jsou klíčové pro výsledné množství produkovaných alkaloidů, proto budou sledovány změny v expresních profilech genů zapojených do biosyntézy alkaloidů a její regulace především u kmenů s různou produktivitou a transgenních kmenů. Metoda subtraktivní hybridizace bude využita pro hledání potencionálních genů v transkriptomu žita důležitých pro susceptibilitu rostlinného hostitele k patogenu.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
EI - Biotechnology and bionics
CEP - secondary branch
EB - Genetics and molecular biology
CEP - another secondary branch
GF - Diseases, pests, weeds and plant protection
10603 - Genetics and heredity (medical genetics to be 3)
10604 - Reproductive biology (medical aspects to be 3)
10605 - Developmental biology
10608 - Biochemistry and molecular biology
10609 - Biochemical research methods
20801 - Environmental biotechnology
20802 - Bioremediation, diagnostic biotechnologies (DNA chips and biosensing devices) in environmental management
20803 - Environmental biotechnology related ethics
20901 - Industrial biotechnology
20902 - Bioprocessing technologies (industrial processes relying on biological agents to drive the process) biocatalysis, fermentation
20903 - Bioproducts (products that are manufactured using biological material as feedstock) biomaterials, bioplastics, biofuels, bioderived bulk and fine chemicals, bio-derived novel materials
30101 - Human genetics
30401 - Health-related biotechnology
30402 - Technologies involving the manipulation of cells, tissues, organs or the whole organism (assisted reproduction)
30403 - Technologies involving identifying the functioning of DNA, proteins and enzymes and how they influence the onset of disease and maintenance of well-being (gene-based diagnostics and therapeutic interventions [pharmacogenomics, gene-based therapeutics])
30404 - Biomaterials (as related to medical implants, devices, sensors)
30405 - Medical biotechnology related ethics
40106 - Agronomy, plant breeding and plant protection; (Agricultural biotechnology to be 4.4)
40401 - Agricultural biotechnology and food biotechnology
40402 - GM technology (crops and livestock), livestock cloning, marker assisted selection, diagnostics (DNA chips and biosensing devices for the early/accurate detection of diseases) biomass feedstock production technologies, biopharming
40403 - Agricultural biotechnology related ethics
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
Aims of the project were fully met. Methods for manipulation, genetic transformation and plant interaction studies of fungus Claviceps have been introduced. Novel knowledge about the regulation and production of ergot alkaloids was obtained.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2012
Realization period - end
Dec 31, 2015
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Mar 26, 2015
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP16-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Sep 25, 2017
Finance
Total approved costs
7,140 thou. CZK
Public financial support
6,840 thou. CZK
Other public sources
300 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
7 140 CZK thou.
Public support
6 840 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
EI - Biotechnology and bionics
Solution period
01. 01. 2012 - 31. 12. 2015