Faggruppe genetikk og plantebiologi

AktiviteterUtstyr

K tKompetanse

21112005

NO

RW

EGIAN

FAST VITENSKAPELIG PERSONAL - FAGOMRÅDER

Orientering N

UN

IVERSITY

Genetikk, planteforedling, plantebioteknologi, utviklingsbiologi, cellebiologi:– Åsmund Bjørnstad

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

j

– Trine Hvoslef-Eide

– Hilde-Gunn Opsahl Sorteberg

– Odd Arne Rognli

netikk og planteNCES

g

– Helge Skinnes

– Trygve Krekling

– Odd Arne Olsen (prosjekt strategiske midler)

ebiologi

Odd Arne Olsen (prosjekt strategiske midler)

– Maigull Appelgren (emeritus)

Plantefysiologi, utviklingsfysiologi, produksjonsfysiologi mmJ Eli b th Ol– Jorunn Elisabeth Olsen

– Chris van der Schoot

– Hans Ragnar Gislerød

Si l T2

www.umb.no

– Sissel Torre

– Roar Moe (emeritus)

NO

RW

EGIAN FAST TEKNISK PERSONELL

Orientering N

UN

IVERSITY

FAST TEKNISK PERSONELL

Plantecellelaboratoriet/Åsbakken:

– Kari Boger

EM-laboratoriet:

– Hilde Raanaas Kolstad

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

g

– Idun Bratberg (permisjon)

– Wiebke Linde Gebel

– Anne Guri Marøy

– Elin Ørmen

Vollebekk:

Ma it Holmø

netikk og planteNCES

– Anne Guri Marøy

– Tone Ingeborg Melby

– Linda Ripel

S

– Marit Holmøy

– Øyvind Jørgensen

– Yalew Tarkegne

ebiologi

– Marit Siira

– Astrid Sivertsen

– Gry Skjeseth

– Torleiv Veum

Bioteknologibygningen:

– Kjetil Fosnes3

www.umb.no

EkspertiseGenerelle molekylærbiologiske ogGenerelle molekylærbiologiske ogmolekylærgenetiske metoder

BioinformatikkBioinformatikk

Tillaging av konstrukter og transformasjon av Arabidopsis + andre arter?

Favoritt-promoter

Favoritt-gen

Favoritt-terminator

T-DNA venstre flanke

T-DNA høgre flanke

Seleksjonsmarkør

In situ hybridisering

Transformasjons Ti-plasmid9030 bp

virA

virB

virC

virE

virD

MikroskopiteknikkerMikroskopiteknikker(EM-lab)

NO

RW

EGIAN

UTSTYR OG TEKNIKKER

Orientering N

UN

IVERSITY

Sekvensering – Tradisjonell Sanger sekvensering: IKBM (egen tekniker gjør

sekvensering)Ult Hi h Th h t (454) CEES UiO

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

– Ultra High Throughput (454): CEES, UiO

Genekspresjon – transkriptomics

l C

netikk og planteNCES – Microarray - Real Time PCR

EM-laboratoriet

ebiologi

– TEM, SEM, confokalt (CLSM), laser dissection capture ++

High-throughput in situ hybridiseringDNA-markører for studier av genetisk diversitet og anvendelse i planteforedling:planteforedling:– DNA markører: AFLP, SSR, SNP, cpDNA– Anvendelse: konstruere genkart, QTL analyse, markørstøttet seleksjon,

studere genetisk diversitet: genetisk struktur, fylogeografi,

www.umb.no

studere genetisk diversitet: genetisk struktur, fylogeografi, innvandringshistorie etc

Kompetanse på feltforsøk – design, analyse

Model plants: Poinsettia and pea (T. Hvoslef-Eide)

AZ

Figure 1. Premature abscission of poinsettia flower

MAb Pectin Cell wall polymer/epitope recognised

LM5 RG (1→4)-β-D-galactan

LM6 RG (1→5)-α-L-arabinan

JIM5 HG Partially hyl-esterified /unesterified HG

Figure 2. Immunolabeling analysis in abscission zone using anti pectic antibodies

JIM7 HG Partially methyl-esterified HG

LM7 HG Non-blockwise partially methyl-esterified HG,

LM8 Xylogalaturonan Xylogalacturonan (Detaching cell-specific epitope)

LM9 RG Feruloylated (1→4)-β-D-galactan

PAM1 HG Unesterified HG

LM10 Xylan (1→4)-β-D-xylan

LM11 Xylan (1→4)-β-D-xylan/arabinoxylan

D0 D2 D4 D6 D7

y ( ) β y y

LM15 Xyloglucan Xyloglucan (XXXG motif)

Table. Immunolabeling using monoclonal antibodies against cell wall components

Figure 3. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis in non abscission and abscission zone

RNA in situ hybridisationRNA in situ hybridisation

Poinsettia gene 90a from DD of AZ

Poinsettia gene 220aFrom DD of AZ Paoly Rasolomanana, Master

NO

RW

EGIAN

Eksempel: Genkart og QTL kartlegging av resistens mot å

Orientering N

UN

IVERSITY

rust (LR, YR) og meldugg (PM) på kromosom 7DS i hvete

7DSLr34/Yr18/Pm38

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

XwPt-7654-0.5

Xcfd415.1

Xgdm8810.4Xgdm14511 2

0

10

20

30

netikk og planteNCES

Xgdm14511.2

Xbarc35220.4XwPt-332821.6

ebiologi

Xgwm122030.8Xswm1031.1XcsLV3432.1Xgwm29535.8

PM NorwayPM BeijingLR M i

8

Xbarc12653.0Xgwm4455.0XwPt-078957.1

LR MexicoYR MexicoLTN

www.umb.no

M. Lillemo, Å. Bjørnstad

NO

RW

EGIAN

FYLOGEOGRAFI – SPREDNING AV ENGSVINGEL, BRUKE SEKVENSVARIASJON I KLOROPLASTGENOMET (cpDNA)

Orientering N

UN

IVERSITY

SEKVENSVARIASJON I KLOROPLASTGENOMET (cpDNA)faggruppe genY OF LIFE SCIEN

netikk og planteNCES

ebiologi

9

www.umb.no S. Fjellheim et al

NO

RW

EGIAN

UTSTYR OG TEKNIKKER

Orientering N

UN

IVERSITY

Laboratorier for molekylærbiologi, cellebiologi etc i Åsbakken (Plantecellelaboratoriet) og i Bioteknologibygningen– Vanlig basisutstyr for slike laboratorier (PCR maskiner,

gelelektroforese elektroporering geldokumentering

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

gelelektroforese, elektroporering, geldokumentering, spektrofotometre, sentrifuger, lys- og fluoresensmikroskoper, program for vektordesign, program for DNA sekvensanalyse, LED monokromatisk lys etc

Bi kt l b

netikk og planteNCES

Bioreaktorlab– 6 stk á 2 l volum

ebiologi

Benytter avansert tungt utstyr ved CIGENE– DNA-fragmentanalyse (mikrosatelitter, SSR)

SNP l (M A Aff t i Ill i )– SNP analyser (MassArray, Affymetrix, Illumina)– Microarray (Affymetrix)

TransformasjonA b t i

www.umb.no

– Agrobacterium– Particle gun

NO

RW

EGIAN

Eksempel på aktivitet: EFFEKT AV LYSKLIMA OG TEMPERATUR PÅ PLANTERS VEKST OG

Orientering N

UN

IVERSITY

UTVIKLING

Forskningsgruppen ledet av prof Jorunn E Olsen: Plantebiologi –

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

Forskningsgruppen ledet av prof. Jorunn E. Olsen: Plantebiologi utviklingsfysiologi (2008/2009)– Post doc Jon Anders Stavang– Stipendiater: Lars Opseth, Micael Wendell (hovedveileder; medveileder flere

d )

netikk og planteNCES

andre)– Mastergradstudenter Guillermo Gonnet, Maria A Moen

Samarbeid med førsteamanuensis Sissel Torre o.a. (plantebiologi -regulert klima)

ebiologi

regulert klima)Samarbeid med faggruppe matplanter (AB Wold, M Hansen)Samarbeid Bioforsk, Inst. for skog og landskap, UiTø, div. internasjonalt

Benytter fysiologisk, molekylær og cellebiologisk metodikk, kjemisk analyse – Plantecellelaboratoriet base for laboratoriearbeidet (+ UiTø for hormonanalyse)( y )– SKP; kontrollerte dyrkingsforhold

NO

RW

EGIAN PROBLEMSTILLINGER

Orientering N

UN

IVERSITY

O S GHvordan kontrolleres vekst og utvikling av samspill mellom lysklima og temperatur?– Lengdevekst vekst-vinterhvile-syklus frostherdighet blomstring

faggruppe genY OF LIFE SCIEN

– Lengdevekst, vekst-vinterhvile-syklus, frostherdighet, blomstring– Termoperiodiske og fotoperiodiske responser

Hvilke er de underliggende mekanismene/signalveiene i responsene?

netikk og planteNCES

responsene?– Effekt av lysklima og temperatur på metabolisme og virkning av

plantehormoner – samspill mellom hormoner– Hvilke lysreseptorer er sentrale?

ebiologi

y p– Bakgrunn for temperaturpåvirkning på lysreseptorers virkning? – Identifisering av klimaregulerte gener

Forsøksplanter senere tid

Arabidopsis thaliana Ert GranBrassica Populus

Eksempel på aktivitet: H R Gi l ødHans Ragnar Gislerød

Plantedyrking i regulert klima – samarbeide med industrieny g g

Virkning av miljøfaktorer på plantevekst og –kvalitet, sykdommer/skadedyr.

Spesielt lyskvalitet (Dekkematerialer, skyggeduker, LED-lamper)

Energieffektivisering

Delvis lukkede veksthus-større tid av døgnet med høy CO2

Større temperaturvariasjoner ”følger” naturlig temperaturerStørre temperaturvariasjoner – følger naturlig temperaturer

BiofenceBiofenceBiofenceBiofence

Produksjon av mikroalger i Norge til:Produksjon av mikroalger i Norge til:

Akvakultur, fôr, menneskemat, farmasi, energi

Virkning av miljøfaktorene på vekst og kvalitet.

Akvakultur, fôr, menneskemat, farmasi, energi

Virkning av miljøfaktorene på vekst og kvalitet.

For vekst – primært lys (lyssum/døgn)

For kvalitet – primært temperatur

For vekst – primært lys (lyssum/døgn)

For kvalitet – primært temperatur

UN

IVERSITE

FREMAVLPRODUKSJON AV FRISKT PLANTEMATERIALE

Astrid Sivertsen Gry Skjeseth og Wiebke Gebel

Orientering ETET FO

R M

ILJ

Astrid Sivertsen, Gry Skjeseth og Wiebke Gebel

In vitro produksjon

- Meristemkultur

faggruppe genJØ-

OG

BIOVIT

- Leddstiklinger

Kjerneplanteproduksjon

i l t f b kt i i

netikk og planteTENSKAP

-rensing av planter for bakterier, sopp og virus

Karantenestasjon

Utviklinga av medium, lagring av kulturer ved lav temperatur.

ebiologi

Blomstringskontroll

Samarbeid

- Bioforsk

15

- Sagaplant, Sauherad

- Norsk gartnernæring

- Plant License Admistration International (PLA)

S k t ( J k fi )

www.umb.no

- Sakata ( Japansk firma)

Nye vekstkammer ”Senter for Klimaregulert Planteforskning” (SKP)

Seks S3 vekst kammer Kammer 1,0 m x 1,6 m

K t kKvart kammer kan styres individuelt; -6-40ºC

-50-80% fuktighet

-variere dag lengde

-variere lysstyrke

16m2 arbeidsrom med PC, digitalt kamera, lupe, steril benk, aracon system, frø lager.

Tatt i bruk jan 2005

E l ti G tiEvolutionary Genetics & Plant Biologygy

• How evolution is shaping our genetic 

makeupp

• Relationship between changes at the DNA level and morphological and physiological differences in nature ( t h t )(genotype‐phenotype)

• Application of molecular techniques to understand the functions of genes and proteins (functional genomics)g p ( g )

UN

IVERSITE

Research topics – OA Rognli Group

Orientering ETET FO

R M

ILJ

Adaptation-Flowering:– Vernalization and photoperiodic effects on

flowering time in natural populations of Arabidopsis thaliana from Norway

faggruppe genJØ-

OG

BIOVIT

Transcriptomics/high-throughput sequencing:– EST (expressed sequence tag) sequencing in

timothy (Phleum pratense) using 454-sequencing

netikk og planteTENSKAP

Adaptation to frost:– Studies of candidate genes involved in cold

acclimation and freezing tolerance, e.g. IRIP (Ice Re-crystallisation Inhibition Protein)

ebiologi

– QTL mapping and molecular markers for frost tolerance

Sensing low temerature:– Gene expression dynamics: Switching off and

18

Gene expression dynamics: Switching off and turning on as preparation for low temperature

Genetic diversity– Nordic timothyFeed quality

www.umb.no

Feed quality– Festulolium, candidate genes, SNP markers,

molecular breeding

Utviklingsbiologi - H-G. Opsahl Sorteberg & O-A. OlsenEvolusjon av genet DEK1

Liksom dyr har planter et epidermiscellelag som utgjør grensesnittet mellomorganismen og det ytre miljø. To eksempler på dette er

A CBmais Arabidopsis thaliana

Wt

WtEpidermiscellelaget i maisfrøet bestemmer fargen (A og B). Mangler cellene (som hos dek1

dek1

mutanten) blir frøet hvitt (A og C). dek1

Wt blader har et lag epidermis celler (L) og bladene blir normale (J). Dek1 mutante bladepidermisceller dannes ikke (N) og bladen blir deformerte (O).

DEK1 MEMOUTSIDE

DEK1-Loop

DEK1‐ARM

DEK1‐MEMCELL WALL

CYTOPLASMDEK1‐CALP

Membranproteinet DEK1 “oppdager at celler sitter i

Dek1 proteinet har holdt seg er nesten uforandret gjennom 500 millioner årsevolusjon (siden moser). DEK1 ble

DEK1‐CALPDEK1 ARMMembranproteinet DEK1 oppdager at celler sitter i

overflateposisjon og styrer epidermiscelledannelsen.MEM-delen aktiverer CALP delen, som er en proteinase (rød strek)

rekruttert til å skille ytre fra indre cellernår flercellete planter oppstod og er et nøkkeklgen for all planteutvikling.