În plus, valorificăm diversitatea genetică largă pentru a înțelege genetica acumulării de metaboliți și dezvoltăm în prezent instrumente analitice extrem de sensibile pentru a determina fluxurile metabolice. Diferitele specii de roșii, porumb și Arabidopsis thaliana sunt sistemele principale de model utilizate.

manipularea fluxurilor dominante ale metabolismului carbonului

în cartofi (Solanum tuberosum), am luat mai multe strategii pentru a ajusta fluxul de carbon în amidon. Interesant este că, în toate cazurile, glicoliza crește, în timp ce sinteza amidonului scade la aceste plante transgenice. În prezent, analizăm și tranziția zaharoză-amidon din tomate (Solanum lycopersicum). În cazul în care interesele noastre includ atât transportul zaharozei, cât și utilizarea acesteia în organele de chiuvetă.Conduși de schimbarea metabolică neașteptată către respirație la plantele care prezintă sucroliză îmbunătățită, am inițiat un proiect care vizează înțelegerea mai bună a contribuției enzimelor ciclului TCA la reglarea metabolică (și la tomate). În mod intrigant, aceste studii au dezvăluit legături foarte strânse între metabolismul mitocondrial și fotosintetic pe care îl investigăm în continuare.

dezvoltarea instrumentelor analitice și experimentale

aceste rezultate interesante ne-au obligat să dezvoltăm o gamă largă de instrumente analitice pentru a studia mai bine complexitatea mașinilor biosintetice celulare. Am perfecționat tehnici de fracționare subcelulară neapoasă pentru a separa cloroplastele și vacuolele de citosol. Operăm un sistem de profilare a metaboliților, folosind GC-MS, care ne permite să distingem între un număr mare de metaboliți din fiecare dintre aceste probe (fracții subcelulare sau probe de țesut). Peste 300 de compuși pot fi profilați în acest fel > 100 dintre acești compuși având structuri chimice cunoscute. O altă dezvoltare experimentală pe care o explorăm este utilizarea promotorilor inductibili chimic pentru a conduce expresia transgenei într-o manieră controlată pentru a studia perturbațiile metabolismului pe o bază temporală. În ultimii ani am stabilit suplimentar o platformă RT-PCR pentru factorii de transcripție a tomatelor și metode sensibile pentru urmărirea metabolismului substratului marcat cu izotopi stabili și o platformă bazată pe LC-MS pentru analiza fenilpropanoidelor vegetale și analiza hormonilor vizați.

profilarea metabolică la speciile solanacee

profilarea metabolică utilizând tehnologii de spectrometrie de masă cu cromatografie în fază gazoasă (GC-MS) reprezintă atât o metodologie rapidă și robustă pentru analiza metaboliților multiparaleli, cât și un potențial neexploatat în mare măsură în domeniul genomicii funcționale. În prezent, suntem în proces de utilizare a acestei tehnici pentru a profila metabolismul primar al sistemelor vegetale solanacee diverse genetic și ecologic (atât cartofi, cât și roșii). Utilizarea acestei tehnici în tandem cu instrumente bioinformatice pentru extragerea datelor permite analiza cuprinzătoare a fenotipurilor metabolice și identificarea fenocopiilor metabolice (adică două sisteme manipulate diferit care se aseamănă foarte mult pe baza complementelor lor metabolice). Mai mult, faptul că această metodă oferă informații despre mulți metaboliți într-un singur extract facilitează aplicarea unei analize de corelație extinse între diferiții metaboliți și permite astfel să se tragă numeroase concluzii cu privire la interacțiunile metabolice din cadrul acestor sisteme.

am întreprins un proiect amplu în colaborare cu Prof.Dani Zamir (Universitatea Ebraică din Ierusalim, Rehovot) în care am profilat complementul metabolic al unei serii de peste 80 de linii de introgresie Solanum lycopersicum, fiecare conținând substituții definite și distincte de Solanum pennelli care acoperă întregul genom. Profilarea acestor linii va include analiza SM alături de analiza compușilor polimerici, cum ar fi amidonul, proteinele și componentele peretelui celular. Recent, le-am extins la nivel de compus, țesut și specie pentru a oferi o rezoluție mult mai mare a controlului genetic al metabolismului și a modului în care căile și chiar organele plantelor concurează pentru substrat într-o serie de condiții de mediu.

De asemenea, în fructele de roșii am început să dezlegăm rețeaua funcțională asociată cu factorii de transcripție și avem proiecte care rulează pe ingineria metabolică și reproducerea metabolomică asistată a fenolicilor (care sunt bine cunoscuți că au beneficii pentru sănătate pentru oameni, precum și pentru a ajuta la răspunsurile la stres în interiorul plantelor). În Arabidopsis urmăm o abordare similară în ceea ce privește fenolii – acordând o atenție deosebită izolării, identificării și caracterizării funcționale a fenilpropanoidelor noi.

alte activități ale grupului

grupul Alisdair Fernie este, de asemenea, implicat, prin finanțare din cadrul proiectului de echipă eu Horizon2020 PlantaSyst (SGA-CSA nr.664621 și nr. 739582 în cadrul FPA nr. 664620), în prezent, în sprijinirea înființării Centrului de Biologie și Biotehnologie a sistemelor vegetale din Plovdiv, Bulgaria.