DR. KAREL ŘÍHA

Projekt: REMES - Regulace meiózy

Školitel: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.

Hostitelská instituce: Výzkumná skupina Molekulární biologie rostlin - Mendelovo centrum genomiky a proteomiky rostlinCEITEC MU

Země původu: Česká republika

Předchozí působiště: USA, Rakousko

Délka projektu: 30 měsíců

Panel: Živé vědy

Abstrakt

Zvyšující se požadavky na potraviny a biomasu pro udržitelnou produkci energie, stejně jako globální změny klimatu, požadují vývoj nových odrůd zemědělských plodin se zvýšeným výnosem, biomasou, nutriční hodnotou a s vyšší odolností k různým biotickým a abiotickým stresům. Pohlavní rozmnožování je nejúspěšnější reprodukční strategií, která umožňuje vytváření nových genetických kombinací v každém životním cyklu a tudíž také extrémně účinnou adaptaci k novým změnám životního prostředí. Proto je šlechtění založené na pohlavním rozmnožování hlavním nástrojem pro vytváření nových odrůd plodin a plemen hospodářských zvířat.

Meióza je základním předpokladem pohlavního rozmnožování, umožňující tvorbu haploidních gamet z diploidních prekursorů. K tomu dochází modifikací buněčného dělení základních buněk rozdělením diploidního setu chromozomů do čtyř haploidních jader ve dvou následujících kolech segregace chromozomů. Typickým znakem meiózy je homologní párování chromozomů a rekombinace během prodloužené profáze I, monoorientace kinetochor a ochrana soudržnosti centromer v metafázi I, a inhibice re-replikace chromozomů v interkinezi (1, 2).

Tyto mechanismy zajišťují přesnou segregaci homologních chromozomů v meióze I a sesterských chromatid v meióze II. Unikátní chování meiotických chromozomů vyžaduje přeprogramování procesů, které kontrolují buněčné dělení a zřízení specifických regulačních mechanismů. Výzkum meiózy je hlavně zaměřen na pochopení meiotické rekombinace, ale je známo pouze minimální množství informací o tom, jak je meióza regulována a které molekulární procesy určují segregaci meiotických chromozomů.

Tento návrh výzkumu je částí širšího úsilí mé laboratoře o rozluštění molekulárních mechanismů kontrolujících postup meiózy v rostlinách. Meióza je nezbytná pro reprodukci všech eukaryotických organismů a tato práce přispěje k obecnému poznání tohoto elementárního biologického procesu. Mimoto odhalení mechanismů řídících regulaci meiózy v rostlinách má vysoký aplikovaný potenciál pro vývoj nových šlechtitelských postupů. Například manipulace s rostlinnou meiózou v nedávné době vedla k uměle vytvořeným nerekombinovaným sporám, což je významný krok ke klonovému množení požadovaných genetických kombinací přes apomiktickou produkci semen (3, 4).