Fejlődési stádiumtól függően expresszálódó gének izolálása és jellemzése mikotoxin termelő Gibberella fujikuroi törzsekben = Isolation and characterisation of developmentally regulated genes from mycotoxin producing Gibberella fujikuroi isolates

Munkánk elsődleges célja fejlődésspecifikus gének izolálása és jellemzése volt F. proliferatum törzsben. A cDNS-AFLP módszert alkalmaztuk és a kapott 310 differenciáló fragmentumból hét mutatott szignifikánsan eltérő expressziót a fiatal és az idős tenyészet között. Génbanki adatok alapján megállapítottuk, hogy az egyik klón neutrális aminosav transzportert kódoló fehérjékkel mutatnak nagy hasonlóságot. A Fpmtr-nek nevezett gén teljes kópiáját izoláltuk, mely egy kópiában van jelen és 462 aminósavat kódol. A gén funkciójának megismeréséhez ∆Fpmtr mutánsokat hoztunk létre irányított génrontással. A transzformánsok hím-fertilitása nem változott, női fertilitásuk azonban jelentősen gyengült. A vad típusú, ITEM 2287 törzs vegetatíve ön-inkompatibilis, azaz komplementer, nitrátot nem hasznosító mutánsai (nit1, nitM és nit3) nem hoznak létre életképes heterokarióta sejteket. A ∆Fpmtr nit-mutánsai azonban képesek voltak komplementálni a vad típusú törzs megfelelő auxotróf mutánsait, azaz ennek az érdekes és szokatlan aminosav transzporter génnek az inaktiválásával sikerült megszüntetni a vegetatív ön-inkompatibilitást. Mindezek arra utalnak, hogy a F. proliferatum Fpmtr génje mind a szexuális, mind a paraszexuális folyamatokban kitüntetett szerepet játszik, és az FpMtr géntermék nem tipikus aminosav transzporter, hanem inkább szenzor/receptor funkciót ellátó fehérje. | To identify growth stage specific genes in F. proliferatum a comparative analysis of gene expression was performed by cDNA-AFLP. Altogether 310 fragments showed strikingly different intensities depending on growth stage. One of these fragments, which was strongly expressed in the early stage of conidial germination and repressed in the late stationary phase, gave significant sequence homology to a neutral aromatic and aliphatic amino acid transporter gene. We isolated the Fpmtr from the genomic library of F. proliferatum. Fpmtr is a single copy gene and encodes a polypeptide containing 462 amino acids. To find the specific function of Fpmtr, a transformation vector was constructed by using the hygromicin B phosphotransferase gene (hph). Male fertility of the ΔFpmtr mutants was not affected, however their female fertility became strongly retarded. Strain ITEM 2287 is a vegetatively self-incompatible strain, i.e. complementary nitrate non-utilizing mutants (nit1, nitM and nit3) of this fungus are unable to form viable heterokaryons. Our data suggest that Fpmtr is involved in multiple developmental processes related to both sexual and parasexual recombination events in F. proliferatum and FpMtr functions as a sensor/receptor protein rather than a typical amino acid transporter

Környezetkímélő mezőgazdasági eljárások biotechnológiai alapjai = Biotechnological approaches supporting environmentally friendly agricultural technologies

A kalászfuzáriózis kórokozóinak PCR-dianosztikán alapuló azonosítása és a meteorológiai adatgyűjtésen alapuló elemzés igazolta, hogy a klasszikus Fusarium járványmodell magyarországi viszonyok között nem érvényesül. Nálunk másodlagos gombafertőzés okozza a betegséget, és ez vezethet mikotoxin szennyeződéshez. A komposztlakó Trichoderma nemzetség tagjait összetett lignocellulózbontó enzimrendszer jellemzi; a szinergista kölcsönhatásban együttműködő enzimek biztosítják a mezőgazdasági hulladékok különösen hatékony reciklizációját. Homológia modellezéssel három CMV-izolátum (Trk7,R,M) köpenyfehérje -szerkezetét készítettük el, majd ezeknek a modelleknek a felhasználásával értelmeztük azt, hogy a köpenyfehérje egy-egy aminosavának változása miért okozhat jelentős változásokat a tünetek fenotípusában, illetve a gazdanövénykörben. A CP-térszerkezet és a tünetek összefüggéseit vizsgálva elmondhatjuk, hogy a 129-es aminosavval kezdődő βE-αEF hurok mozgékonyságának döntő szerepe van a tünetek kialakításában, bár önmagában ez a jellemző nem meghatározó. Továbbá minden vizsgált mutáció esetén a jósolt foszforilációs hely változása következik be, így valószínűsíthető hogy a köpenyfehérje foszforilációjának döntő szerepe van a gazdanövény válaszreakciójában. A hibrid potyvírusok köpenyfehérjéinek kicserélése rámutatott azok szerepének a vírus által indukált betegségtünet fenotípusának kialakulásában. | PCR-based diagnostic detection of Fusarium ear blight (FEB) pathogens and analysis of weather factors indicated that the classical model of FEB infection is absent under Hungarian conditions. A secondary fungal infection is responsible for this disease and mycotoxin contamination in wither wheat. The lignocellulose degrading enzymes of Thermobifida, a group of compost inhabiting actinomycetes form a highly complex synergistically interacting system allowing the most efficient recycling of agricultural wastes. Models of cucumovirus CPs were built by the MODELLER program. Model refinements were carried out using the Kollman molecular mechanical force field. Models were analyzed by the PROCHECK programs. Electrostatic potential calculations were applied to all models and a functional site searching was performed with the contribution of the PROSITE software. We found that high flexibility of the βE-αEF loop starting with the residue 129 is required, but it is not sufficient for the symptom appearance. Furthermore, phosphorylation of the CP is prospective to be important in the host response mechanism. All analyzed mutations were related to the modifications of the predicted phosphorylation sites. Study with hybrid potyviruses clearly proved the role of CP in disease symptom phenotype

Sarcocystis rileyi emerging in Hungary: is rice breast disease underreported in the region?

Reports of Sarcocystis rileyi-like protozoa (‘rice breast disease’) from anseriform birds had been rare in Europe until the last two decades, when S. rileyi was identified in northern Europe and the UK. However, despite the economic losses resulting from S. rileyi infection, no recent accounts are available on its presence (which can be suspected) in most parts of central, western, southern and eastern Europe. Between 2014 and 2019, twelve mallards (Anas platyrhynchos) were observed to have rice breast disease in Hungary, and the last one of these 12 cases allowed molecular identification of S. rileyi, as reported here. In addition, S. rileyi was molecularly identified in the faeces of one red fox (Vulpes vulpes). The hunting season for mallards in Hungary lasts from mid-August to January, which in Europe coincides with the wintering migration of anseriform birds towards the south. Based on this, as well as bird ringing data, it is reasonable to suppose that the first S. rileyi-infected mallards arrived in Hungary from the north. on the other hand, red foxes (Vulpes vulpes), which are final hosts of S. rileyi, are ubiquitous in Hungary, and our molecular finding confirms an already established autochthonous life cycle of S. rileyi in the region. Taken together, this is the first evidence for the occurrence of S. rileyi in Hungary and its region

Női sterilitás és ivarosról klónos szaporodásra történő váltás növénykórokozó gombákban = Female sterility and switching from sexual to clonal reproduction in phytopathogenic fungi

A női sterilitás, amely fokozatosan klónos szaporodáshoz vezet, gyakori, de kevéssé ismert tulajdonság a növénykórokozó gombák világában. Az ivarosról klónos szaporodásra történő váltás genetikai hátterének feltárására összehasonlítottuk néhány, az aszexuális szakaszban fontos fitnesz tulajdonságot kódoló gén aktivitását a Fusarium proliferatum és a F. verticillioides vad típusú törzseiben és azok ivaros szaporodásra képtelen ?MAT1-2-1 gén-diszrupciós mutánsaiban. A F. verticillioides ?MAT1-2-1 mutánsaiban mind a konídium-termelés, mind a karotinoid szintézis lényegesen csökkent a vad típusban mért értékekhez képest, és e változásokkal párhuzamosan drasztikusan gyengült a konídiálás-specifikus con10 gén, és a karotinoid bioszintézis gének(carB, carRA, carT) expressziós szintje. A fényreceptor WCC fehérjét kódoló gének aktivitása is csökkent a mutánsokban. A stressz-választ közvetítő jelátviteli útvonalak, a HOG1 MAPK, a CWIS MAPK és a cAMP-PKA útvonalak kiiktatása is teljes vagy részleges női sterilitáshoz vezetett. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a működőképes MAT1-2-1 gének hiányában a mutánsok nemcsak az ivaros szaporodásra való képességüket veszítik el, hanem más tulajdonságaikban is gyengébbek lesznek, ami bizonyítja, hogy a párosodási típus géneknek fontos fitnesz-funkciójuk van a gombák életciklusának ivartalan szakaszában is. | Female sterility, gradually leading to clonal reproduction is a frequently occurring, but lesser known trait in phytopathogenic fungi. To reveal the genetic background of switching from sexual to clonal reproduction, activities of selected genes with a proven role in fitness during the asexual stage of fungi were compared in the wild type strains of Fusarium proliferatum and F. verticillioides and their ?MAT1-2-1 gene disruption mutants, deprived of mating capability. Both conidiation and light-inducible carotenoid accumulation were significantly reduced in three independent ?FvMAT1-2-1 gene disruption mutants of F. verticillioides as compared to the wild type parental strain and these changes were accompanied by a drastic down-regulation of both conidiation specific (con10) and carotenoid biosynthesis genes (carB, carRA, carT) in the mutants. Expression of genes, encoding for the light receptor WCC also showed reduced activity in the mutants. Disruption of the stress response mediating signal transduction routes, including the HOG1 MAPK, the CWIS MAPK, and the cAMP-PKA pathways also led to female sterility. These findings demonstrate that mutants, lacking the functional MAT1-2-1 mating type gene have lost not only their sexual reproduction capability, but became also retarded in several fitness traits indicating that mating type genes have positive functions during the asexual phase of the fungal life cycle

Reprodukciós stratégiák a Gibberella fujikuroiban = Reproduction strategies of Gibberella fujikuroi

Az ivarosan szaporodó Gibberella/Fusarium-fajokban MAT gének ellenőrzik a párosodást, de a nemzetség "aszexuális" tagjainak is vannak működőképes, konstitutívan átíródó párosodási típus génjeik. A MAT gének transzkripciós faktorokat kódolnak, amelyek az ivaros szaporodás szabályozásán kívül más génekre is hatással lehetnek. Amikor összehasonlítottuk a F. verticillioides DeltaFvMAT1-2-1 mutánsának transzkripciós profilját a vad típusú szülőtörzsével, több mint 200 olyan EST szekvenciát azonosítottunk, amelyek vagy alul- vagy felül-regulálódtak a mutánsban. A mutánsban felül-regulálódott EST-ek között gyakran fordultak elő a fehérjeszintézisben és az anyagcserében résztvevő fehérjéket kódoló szekvenciák, míg az alul-regulálódott EST-ek között többségben voltak a jelátvitelben, és a sejtek közötti kommunikációban érintett szekvenciák. A csökkent fertilitás valószínűleg több olyan gén mutációjával magyarázható, mely mutációk női sterilitást okoznak. Vizsgáltuk a F. proliferatum több gén-diszrupciós mutánsának párosodási képességét. Az Fpac1, az Fpmtr1 és az Fpnitr1 nyilvánvalóan eltérő szintézis utakban dolgozó fehérjéket kódolnak, mégis, mindhárom gén inaktiválása csökkentette a női fertilitást. Számos olyan gén van tehát, amelynek nincs közvetlen kapcsolata a párosodással, de mégis befolyásolni képes az ivaros szaporodás gyakoriságát, ami arra utal, hogy ez a folyamat több, a női fertilitással/sterilitással közvetlenül nem összefüggő faktor egybehangolt működését igényli. | Fusarium species, which have a well documented sexual stage mate in either a homothallic or heterothallic manner, but a great number of species have no known sexual stage. Mating in sexually reproducing species is controlled by MAT genes, but "asexual" members of the genus also have functional, constitutively transcribed mating type genes. The MAT1-1-1 and MAT1-2-1 encode transcription factors which, besides controlling sexual reproduction, may affect other genes not involved directly in the mating process. By comparing the transcript profiles of a DeltaFvMAT1-2-1 knock out mutant and the wild type of F. verticillioides more than 200 ESTs, either down- or up-regulated in the mutant were identified. Sequences, encoding proteins involved in protein synthesis and metabolism occurred more frequently among ESTs up-regulated in the mutant, while sequences involved in cell signaling were more frequent in the down-regulated subset of ESTs. The lack of fertility in fungi are probably due to changes in one or more of numerous genes that cause female sterility. A number of gene disruption mutants of F. proliferatum were assessed for their mating capabilities. Fpac1, Fpmtr1, and Fpnitr1 encode proteins in seemingly un-related pathways, but mutations at any of these loci can reduce female fertility. Thus, a number of genes can influence the frequency of sexual reproduction indicating that this process requires the concerted operation of many factors not obviously connected to female sterility

Nerve stretch injury induced pain pattern and changes in sensory ganglia in a clinically relevant model of limb-lengthening in rabbits.

We used a model of tibial lengthening in rabbits to study the postoperative pain pattern during limb-lengthening and morphological changes in the dorsal root ganglia (DRG), including alteration of substance P (SP) expression. Four groups of animals (naive; OG: osteotomised only group; SDG/FDG: slow/fast distraction groups, with 1 mm/3 mm lengthening a day, respectively) were used. Signs of increasing postoperative pain were detected until the 10(th) postoperative day in OG/SDG/FDG, then they decreased in OG but remained higher in SDG/FDG until the distraction finished, suggesting that the pain response is based mainly on surgical trauma until the 10(th) day, while the lengthening extended its duration and increased its intensity. The only morphological change observed in the DRGs was the presence of large vacuoles in some large neurons of OG/SDG/FDG. Cell size analysis of the S1 DRGs showed no cell loss in any of the three groups; a significant increase in the number of SP-positive large DRG cells in the OG; and a significant decrease in the number of SP-immunoreactive small DRG neurons in the SDG/FDG. Faster and larger distraction resulted in more severe signs of pain sensation, and further reduced the number of SP-positive small cells, compared to slow distraction

Önszerveződő hibrid filmek előállítása nanoszerkezetű anyagokból = Preparation of self-assembled hybrid films from nanostructured materials

Önszerveződő hibrid nanofilmek előállítását, szerkezeti és optikai tulajdonságait vizsgáltuk különböző kolloidokból felépíthető ultravékony rétegekben. Funkcionált felületű nanorészecskékből szabályozott szerkezetű nanohibrid ultravékony filmeket készítettünk. A félvezető-oxidok közül a cink-oxid részecskéket alkalmaztuk önszerveződő filmek építéséhez és szenzorok előállításához. Réteges szerkezetű nanolamellás rendszerek kiváló önszerveződő tulajdonságokkal rendelkeznek a lamellák anizometrikus dimenziói miatt. A hibrid rétegek további komponensei lehetnek polimerek, peptidek és fehérjék is. Az önrendeződés folyamatát kétdimenziós kísérletekben Langmuir-mérleggel is követtük és jellemeztük a filmek kompresszibilitását. Az ezüst plazmonikus tulajdonságait kihasználva a látható fényben gerjeszthető fotokatalizátorokat készítettünk és azok hatékonyságát fotooxidációs reakciókkal minősítettük. Kvázi-kétdimenziós optikai reflexiós spektroszkópiával tanulmányoztuk a hidrofil és hidrofób nanohibrid filmeket. Funkcionalizált arany részecskékkel gőzök adszorpciójára szenzitív interdigitális szenzorokat fejlesztettünk ki. Aminosavak funkcionalizáló hatását tanulmányoztuk, és a plazmonikus anyagok felületén bekövetkező szorpciós folyamatok alkalmasak az ezüst valamint az arany nanorészecskék felületén megkötött biokolloidok tulajdonságainak optikai jelzésére. Ez a módszer kifejleszthető gyógyszer hatóanyagok megkötésének kvantitatív detektálására protein szupramolekulákra. | Structural and optical properties of self-assembled hybrid nanofilms prepared from different colloids were investigated. The nanohybrid ultrathin films with tailored structure were prepared from functionalized nanoparticles. Semiconductor metal oxide (zinc oxide) nanoparticles were applied for the construction of self assembled films for sensor application. The layered structured nanolamellar systems exhibit excellent self assembled properties because of the anisometric dimensions of the lamellae. Further components of the hybrid layers may also involve polymers, peptides and proteins as well. The self-assembly process was controlled by two dimensional Langmuir-balance measuring the compressibility of the films. The plasmonic properties of silver were exploited for photocatalysis. The catalysts can be excited in visible light and their efficiency in photooxidation reactions was determined. Quasi-two dimensional optical reflection spectroscopy on hydrophilic and hydrophobic nanohybrid films were studied using setup developed in our laboratory. Gold nanoparticles were deposited on interdigital sensor surfaces measuring the vapours adsorption. The effect of surface functionalization by amino acids were also studied. The sorption processes are able to modify the optical signal on the surface of plasmonic materials for biocolloids on plasmonic surfaces. This method can be developed for quantitative characterization of pharmaceutical drug materials binding on supramolecules

Az új növénytermesztési rendszerek környezetbiotechnológiai kérdései = Environmental biotechnology aspects of the new crop production systems

Kukorica monokultúrában a Glomus-fajok a domináns mykorrhiza gombák, függetlenül a tápanyag utánpótlás szintjétől. Az alcsoportok közül a Glomus-Ad fajok a legérzékenyebbek a trágyázásra. A hagyományos és a GMO kukoricanövényeket egyformán kolonizálják a mykorrhiza gombák, de mindkét növénycsoport mentes volt kórokozó Fusarium-fajoktól. A párosodási típus gének (MAT) aszexuális gombákban is működnek. A MAT transzkripciós faktor számos olyan génre is hat, így egy HOG-típusú MAPkinázra, egy nitrilázra és a white collar komplex génjeire, amelyeknek nincs szerepük az ivaros szaporodásban. Járványos körülmények között női sterilitás épül fel bizonyos gombák populációiban, s ez fajon belüli szegregációhoz vezet, amint azt a kukoricapatogén Fusarium subglutinans Európai populációjában lehetett tapasztalni. Új, kriptikus funkciójú mitokondriális plazmid (pFP1) jelent meg a Fusarium proliferatumban. Virusellenálló burgonyafajtákat állítottunk elő, marker mentes transzformációval és megállapítottuk a transzgén stabil beépülését. A rezisztencia tartósnak bizonyult és számos PVY törzzsel szemben mutattak általános védettséget, melyet hibrid vírus törzsekkel is ellenőriztünk. A bioenergia termelésre tervezett kukorica és akác kultúrák vírusbetegségeinek molekuláris térképezésével azok járványtani jelentőségére kaptunk fontos adatokat. Kidolgoztuk a transzgén kromoszóma szintű azonosításának lehetőségét is burgonya vonalainkban. | In corn monoculture, the Glomus clade was the predominant mycorrhiza fungus group irrespective of mineral fertilization practices. Of the subgroups, Glomus-Ad species were the most sensitive to fertilization. GMO and non-GMO plants were equally colonized by mycorrhiza fungi, but they were free of pathogenic Fusarium species. Mating type genes (MAT) are active in asexually reproducing fungi. Functional analysis of a variety of genes, including a HOG-type MAPK gene, a putative nitrilase gene, and genes of the white collar complex indicates that the MAT transcription factors affect a number of genes not directly involved in sexual reproduction. Female sterility is gradually built up during epidemic conditions in local populations of fungi leading to within species segregation as demonstrated in a pan-European population of the maize rot pathogen, Fusarium sublutinans. A novel mitochondrial plasmid, pFP1 with cryptic phenotype has been identified in Fusarium proliferatum. Virus resistant transgenic potato varieties were engineered with marker free construct and the stable integration of the transgene was confirmed. The resistance proved to be durable and expressed against several potato virus Y strains, which characteristic phenomenon was checked with hybrid viruses, too. Molecular analysis of the Peanut Stunt Virus and Maize Dwarf Mosaic Virus resulted important epidemiological data of those cultures expected to be cultivated for bioenergy