Научна дейност

Идентифициране и характеризиране на виромa на род Petunia в България: комбиниран подход, използващ тъканни култури и високопроизводително секвениране.

Identification and Characterization of the Virome in the Genus Petunia in Bulgaria: A Combined Approach Utilizing Tissue Cultures and High-Throughput Sequencing

В множество екосистеми вирусите са доминиращи, но генетичното разнообразие, характерно за тях, създава предизвикателства в разбирането за обхвата и динамиката на вирома в околната среда. Поради тази съществена природна характеристика, взаимодействията между вирусите и техните гостоприемници остават в голяма степен непознати Целта на това изследване е да проведе обширен анализ на вирома в род Petunia, чрез съвременни техники за секвениране, за идентифициране на разнообразието от известни и нови вирусни и вироидни геноми в предствители на рода в България. Чрез сравнителен геномен анализ ще се изследват генетични детерминанти и характеристики на тези вируси както помежду им, така и с гостоприемника. Вирусите не могат да бъдат съхранявани в изкуствени условия, но микроклоналното размножаване в in vitro среда позволява поддържане на инфекциозния агент в моделната система. В този проект се предлага интегриран подход, включващ молекулярно-биологични техники, биоинформатични инструменти и микроразмножаване in vitro и оценка на физиолочните параметри. Това позволява комплексно изследване на присъствието на вируси и вироиди в петунията, анализ на реакцията към инфекцията и възможностите на този гостоприемник да предава вируси и вироиди към други растения, което е от съществено значение за опазване здравето както на тези популации, така и намиращите се в непосредствена близост културни видове. Нашите изследвания биха подкрепили поддържането на устойчиви практики в декоративното градинарство.

In many ecosystems, viruses are dominant, but their genetic diversity, characteristic of them, creates challenges in understanding the scope and dynamics of the virome in the environment. Due to this essential natural characteristic, interactions between viruses and their hosts largely remain unknown. The aim of this study is to conduct a comprehensive analysis of the virome in the genus Petunia, using modern sequencing techniques, to identify the diversity of known and novel viral and viroid genomes in representatives of the genus in Bulgaria. Through comparative genome analysis, genetic determinants and characteristics of these viruses will be investigated, both among themselves and with the host. Viruses cannot be preserved under artificial conditions, but microclonal propagation in an in vitro environment allows the maintenance of the infectious agent in the model system. This project proposes an integrated approach, including molecular biology techniques, bioinformatic tools, and in vitro micropropagation, as well as an assessment of physiological parameters. This allows for a comprehensive study of the presence of viruses and viroids in petunias, an analysis of the host’s response to infection, and the potential of this host to transmit viruses and viroids to other plants, which is of vital importance for the health of both these populations and nearby cultivated species. Our research would support the maintenance of sustainable practices in ornamental horticulture.

Оптимизиране микроразмножаването на ценни дървесни видове чрез иновативни PlantForm™ TIS биореактори

Optimizing micropropagation of valuable tree species through innovative PlantForm™ TIS bioreactors

Микроразмножаването на дървесни видове е метод, който включва предимствата на вегетативното размножаване, като запазва уникални генетични характеристики и намножава в съкратени срокове избраните растения. Причините за сравнително високата производствена цена на микроразмножаваните растения са сравнително скъпите консумативи, високите разходи за ръчен труд, както и специфични трудности при in vitro култивирането на дървесни видове – физиологични проблеми (витрификация), лимитиран капацитет за ризогенезис, нисък процент на преживяемост на растенията при аклиматизацията към външни условия. COST Акция CA21157, COPYTREE“ се фокусира върху проблеми, свързани с ефективното размножаване на дървесни видове, които се използват за производство на плодове, ядки, дървен материал, фураж, лекарства и др. Концепцията за биореактори за микроклонално размножаване се основава на преход от полутвърда (агарова) хранителна среда към течна хранителна среда. При използването на последните растенията имат по-пълноценен достъп до компонентите на използваните среди, което улеснява ефективното им използване и натрупване на биомаса. Сред системите, които използват течна среда, най-широко приложение намира системата за временно потапяне (TIS). Интересът към TIS нараства през последните години, тъй като тази методика може да реши проблема, свързан с високото съдържание на феноли при дървесните видове, което от своя страна създава големи трудности с окисляването на тъканите и средата и драстично намалява пролиферацията на експлантите. Системите за временно потапяне са показали положителен ефект върху растежа и размножаването на много дървесни видове – ябълка, евкалипт, кестен и др. Освен това, постигнати са отлични резултати и по време на ex vitro аклиматизацията на растения, получени в резултат от използване на TIS. Съществено предимство на модела Plantform™ е съкращаването на разходите наполовина в сравнение с най-широко използвания TIS биореактор тип RITA®

Micropropagation of woody species is a method that combines the advantages of vegetative propagation while preserving unique genetic characteristics and multiplying selected plants in shortened periods. The relatively high production cost of micropropagated plants is attributed to expensive materials and facilities, labour costs, as well as numerous challenges encountered in the in vitro cultivation of woody species, such as physiological issues (vitrification), limited rhyzogenesis, and low survival rates during plant acclimatisation to external conditions. The CA21157 „COPYTREE“ action addresses issues related to the efficient propagation of woody plants used to produce fruits, nuts, timber, fodder, medicines, and more. The concept of bioreactors for microclonal propagation is based on transitioning from solid (agar-based) nutrient medium to liquid nutrient medium. In liquid systems, plants have greater access to the components of the medium, facilitating their efficient absorption and biomass accumulation. The Temporary Immersion System (TIS) is widely employed among the systems utilizing liquid medium. Interest in TIS has grown in recent years as this method can address the problem of high phenolic content in woody species, which in turn poses challenges with tissue and medium oxidation and drastically reduces explant proliferation. Temporary immersion systems have shown positive effects on the growth and multiplication of many woody species, including apple (Chakrabarty et al., 2007), eucalyptus (González et al., 2011; Mendonça et al., 2016), chestnut (Vidal et al., 2015a,b), among others. Furthermore, excellent results have been achieved during the ex vitro acclimatization of plants from TIS.

Ръководител на  проекта и/или

Ръководител на научния колектив от БФ

Проф. д-р Оля Стоилова, БАН

Проф. д-р Велизар Гочев

Ръководител  проект  базова организация)

Ръководител на научния колектив от ПУ (партньорска организация)

Проф. д-р Ангел Ангелов, УХТ, Пловдив

Доц. д-р Веселин Баев

Ръководител проект (базова организация)

Ръководител на научния колектив от ПУ (партньорска организация)

Доц. д-р Цветанка Георгиева Райчева, Аграрен университет, Пловдив

Доц. д-р Елена Апостолова-Кузова

Ръководител проект (базова организация)

Ръководител на научния колектив от ПУ (партньорска организация)

Проф. д-р Томас Вюрдингер, Медицински център на Свободен Университет – Амстердам, Нидерландия

Доц. д-р Веселин Баев

Ръководител проект 

Ръководител на  научния колектив от БФ 

Проф. д-р Невена Милева

Доц. д-р Гана Гечева