Началото на обучението по „Физиология на растенията“ е поставено през учебната 1963/64 г., когато в катедра „Ботаника“ започва да се преподава тази дисциплина. Лекционният курс първоначално се чете от преподаватели на СУ „Св. Кл. Охридски” и Института по физиология на растенията, БАН, София. До 1972 г. съставът на сектора по Физиология на растенията в катедрата наброява едва трима души. В същата година за доцент е избран Георги Кименов, който съществено подобрява материалната база и броя на персонала и през 1974 г. се обособява самостоятелна катедра „Физиология на растенията“. Към катедрата през 2004 г. в Пловдивския университет е формиран Геномен изследователски център със сериозни успехи в областта на молекулярната биология, растителните биотехнологии и биоинформатиката.
Визия
Големият напредък в областта на молекулярната биология и геномните технологии през последните десетилетия доведоха до натрупване на огромно количество биологична информация. Като резултат науката „Молекулярна биология“ се разклони на няколко различни, но силно свързани дисциплини като: Геномика, Транскриптомика, Протеомика и Биоинформатика, чрез които се въвеждат най-съвременните и модерни технологии. Това са и основните насоки на изследвания и обучение, които се провеждат в катедра „Физиология на растенията и молекулярна биология“.
Основната задача на катедрата съдържа 3 компонента: научна работа, преподаване и осигуряване на различни услуги. Особено голямо внимание се обръща на изследователската дейност като основа на модерното преподване, която се подпомага от много национални и международни проекти, спечелени от катедрата.
Изследователски области
Окислителен и абиотичен стрес
Групата изследва ролята на активните кислородни форми (АКФ) при регулиране на процесите на развитие, устойчивост към стрес и програмирана клетъчна смърт. Използват се класически генетични подходи, съчетани с модерни методи за геномен анализ. Групата разполага с колекция от мутанти арабидопсис с променена чувствителност към окислителен стрес, както и мутанти с променено развитие (големина и морфология на листа, забавено стареене). Групата, която развива това направление в катедрата е една от първите, изследвали ролята на водородния прекис при аклиматизацията на растенията към стрес, като в момента освен окислителен стрес изследва засушаване, нискотемпературен стрес, термичен шок и тежки метали.
Основните насоки на изследване са:
• Окислителен стрес и програмирана клетъчна смърт при A. thaliana
• Молекулни механизми на сухоустойчивост при H. rhodopensis
• Аклиматизация към окислителен и абиотичен стрес
Генно инженерство
Bacillus thuringiensis е Грамположителна почвена бактерия с важно приложение в качеството на биоинсектицид. Синтезираните от бактерията делта-ендотоксини се отличават с висока активност към насекоми от разредите Пеперуди, Твърдокрили и Двукрили, като в същото време са напълно безопасни за неприцелни видове и висши организми. Основните научни интереси на групата са насочени към изследване на структурнофункционалните отношения в молекулите на делтаендотоксините и създаване на нови токсини чрез белтъчно инженерство. Работи се по няколко основни проблема: разработване на хибридни делтаендотоксини с подобрени характеристики; изследване на структурнофункционалните отношения при нетипично организирани делтаендотоксини и структурно-функционални отношения при Cry9A във връзка с активността му срещу S. еxigua.
В резултат от научната работа на екипа и в тясно сътрудничество с Plant Research International, Wageningen (Холандия) е създаден уникален хибриден ген (SN19), показващ висока активност както към пеперуди, така и към твърдокрили. На тази база са разработени и трансгенни растения, устойчиви на колорадски бръмбар.
Структурнофункционалите изследвания, извършени от групата позволиха да бъдат разкрити молекулният механизъм на действие на Cry15Aa и на свързания с него 40 kDa протеин. В рамките на мащабна скринингова програма групата е клонирала и охарактеризирала уникален Cry9Aa вариант с повишена токсичност към S. exigua.
Биоинформатика
Фокусът на групата по Биоинформатика към катедра “Физиология на растенията и молекулярна биология“ е разработката на методи и алгоритми за интерпретация на геномни данни и автоматизиран анализ на секвенции. Групата отделя особено внимание на т.нар малки РНК (микро РНК и малки интерфериращи РНК) при растения, животни и човека, представляващи важен клас РНК молекули, участващи в генната регулация. Една от целите на групата е разработка на софтуер за анализ на библиотеки, получени от методи за масово паралелно секвениране.
Основните насоки на изследване са:
• Разработка на биоинформатичен софтуер за геномен анализ
• Анализ на експресионни данни за малки РНК и микроРНК
• Анализ на библиотеки от масово паралелно секвениране
Регулация на генната експресия
Групата по регулация на генната експресия работи в областта на генетичния и епигенетичен контрол на растителната генна експресия. Основните интереси на групата са насочени към регулаторните процеси, които участват в адаптацията на растенията към неблагоприятни условия на околната среда. Работата е насочена основно към проучване на динамиката на епигенетични процеси като метилиране на ДНК и към участието на малки РНК (малки интерфериращи РНК и микроРНК) в стресовия отговор на растенията. Групата провежда и широкомащабни транскриптомни анализи на малки РНК, базирани на съвременни методи като масово паралелно секвениране в моделните растения Arabidopsis thaliana и Brachypodium distachyon, отглеждани в условия на температурен стрес.
Основните насоки на изследване са:
• Посттранслационна регулация чрез малки РНК
• ДНК метилиране и транскрипционна регулация
• Геномни и транскриптомни промени в отговор на абиотичен стрес
Mолекулярна психиатрия
Научната дейност на групата е фокусирана върху идентифициране и валидиране на прогностични биомаркери в периферна кръв, асоциирани с психичните заболявания (аутизъм и шизофрения). Изследват се специфична експресия на протеин кодиращи и микро РНК гени. Основна цел на научната група е изследване на възможните механизми на молекулярно ниво, които биха имали за резултат абнормно регулиране на ключови биологични процеси с прилагане на тотални протеомни и транскриптомни анализи на микро РНК и протеин-кодиращи гени, както и cледващo поколение технологии за секвениране (NGS) с широко геномно покритие, с цел разкриване
на регулацията на генетични/епигенетични процеси при разстройствата от аутистичния спектър.
Молекулярна еволюция
Изследванията на групата са насочени към изясняване на еволюционните процеси на молекулярно и системно ниво (геноми и транскриптоми) и анализ на основни закономерности на молекулярната еволюция. Групата работи в две основни направления: Функция, еволюция и мрежови връзки на подвижните елементи в човешкия геном и полиморфизъм и еволюция на реликтните възкръсващи растения Haberlea rhodopensis и Ramonda serbica.
Основните насоки на изследване са:
• Регулаторни мотиви и мрежови връзки, базирани на Alu елементи
• Създаване на in vitro колекция от растения Haberlea rhodopensis от различни местообитания и популации от България и Гърция
• Анализи на екотиповете и ивергенцията на фенотипно ниво
• Анализи на ДНК полиморфизми между отдалечени популации на Haberlea rhodopensis
Растителна молекулярна вирусология
Групата изследва вироидите, известни като наймалките РНК патогени, способни да инфектират висши растения. Вироидната РНК е мозайка от функционални РНК мотиви, които осигуряват специфични активности и сигнали за свързване и използване на фактори на гостоприемника за реализация на генетична програма на вироида. Изучават се молекулните взаимодействия между Potato Spindle Tuber Viroid (PSTVd) и паразитното растение Phelipanche ramosa, като се проучва възможността на PSTVd да се реплицира в паразитното растение, да се придвижва от инфектирания гостоприемник към паразита и в обратна посока, индукцията и ролята на РНК сайлънсинга в тези взаимодействия.
Продукция на вируснобазирани наночастици в растения с цел продукция на ваксини и наноматериали
В последните години технологиите се насочиха в създаването на наночастици с различни размери, химическа природа и структура. Наночастици могат да бъдат създадени както от неорганични, така и от органични компоненти или могат да се базират на естествено съществуващи биомолекули, каквито са вирусоподобните частици (VLPs). Много вирусни структурни белтъци, индивидуално експресирани от кодиращите ги секвенции, извън контекста на вирусния геном, са способни да се самосъбират в макромолекулни структури идентични с вириона. Тези празни вириони се означават като VLPs.
Идеята на колектива е да се разработят вирусни наночастици, базирани на VLPs, които да бъдат подложени на in vitro биологични и химически модификации за свързване с малки иммуногенни белтъци за създаването на мултифункционални ваксини или конюгирани с багрила или химични съединения за неинвазивна ин виво визуализация на ракови клетки и доставяне на лекарствени съединения до определени клетки и тъкани.
Ръководител катедра:
Проф. д-р Галина Яхубян – gyahubyan @ uni-plovdiv.bg , +359 32 261 (560), каб. 189
Състав
Проф. д-р Валентина Тонева, valton @ uni-plovdiv.bg, 032 261 (556), каб. 149
Проф. д-р Веселин Баев – baev @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (560), каб. 189
Проф. д-р Цанко Гечев – tsangech @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (526), каб. 189
Доц. д.с.н. Самир Наимов – naimov0 @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (529), каб. 189а
Доц. д-р Марияна Гозманова – mariank @ uni-plovdiv.bg, +359 32 261 (563), каб. 189
Доц. д-р Елена Апостолова – eapostolova@uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (543), каб. 189а
Доц. д.н. Тихомир Въчев – tihomirvachev @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (543), каб. 189а
Гл.ас. д-р Румяна Вълкова – boncheva @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (543), каб. 189а
Гл.ас. д-р Гергана Захманова – gerganaz @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (529), каб. 189а
Гл.ас. д-р Евелина Даскалова – eve_das @ uni-plovdiv.bg, +359 32 261 (543), каб. 189а
Матетатик д-р Георги Минков – george-minkov @ uni-plovdiv.bg, тел +359 32 261 (543), каб. 189а
Биолог Павел Минков – pvl.minkov@uni-plovdiv.bg
Биолог Катерина Сакалийска – katerina.takova@uni-plovdiv.bg, тел. +359 32 261(501), каб. 157А
