Vaskomplexek és nanoanyagok felvételének és beépülésének vizsgálata gyökerekben és levelekben

 A vas esszenciális tápelem a növények számára, hiányában a klorofill-bioszintézis és számos élettani funkció zavart szenved. A    mezőgazdasági területek jelentős részének talaj vashiányos, így mind a vas felvételének, szállításának, mind a leveleken keresztül történő vas-trágyázás élettani hátterének megértése jelentős szereppel bír. Természetes és mesterséges vas-komplexek felvételi hatékonyságát és beépülését vashiányos növényeken vizsgáljuk spektrofotometriás, elemanalitikai és Mössbauer spektroszkópiai módszerekkel.
Napjainkban egyre nagyobb szerep jut a nanotechnológiának, köztük a nanométeres mérettartományban készült stabil kémiai anyagoknak, amiket az iparban, a gyógyászatban, vagy a mezőgazdaságban hasznosítanak. Új tervezésű nanorészecskék alkalmasak lehetnek a növények tápanyag utánpótlásának biztosítására, de a környezetben akár káros hatást is kifejthetnek.  Kutatásaink során nanorészecskék mezőgazdaságilag fontos növényekben történő felvételét, eloszlását és élettani hatásait vizsgáljuk. A mérésekhez a mikroXRF spektroszkópia, a fotoszintetikus apparátus állapotának és működésének vizsgálatára szolgáló SPAD, PAM és IRGA módszereket, a sztómakonduktancia mérésére szolgáló porometriát, illetve a fluoreszcencia leképezést alkalmazunk.

Projektek: NKFIH 115913, 2016-2019. Nanorészecskék hatásának vizsgálata növények növekedésére, fémfelvételére és vas-anyagcseréjére.
MINECO Spanish project, AGL2016-75226-R, 2017-2020. Metal homeostasis and fertilization in plants.
VEKOP-2.3.3-15-2016-00008, 2017-2019. Nagyfelbontású röntgenfluoreszcens elemanalitikai eloszlásvizsgálatok növényi, állati és élettelen objektumokon.

A kloroplasztiszok vasfelvételi mechanizmusa

A növények hajtásában a sejtek vastartalma közel 90%-ban a kloroplasztiszokban, ezeken belül is a tilakoid membránokban található meg. A növényi szimplaszt, így a kloroplasztiszok vasfelvétele és vasháztartása összességében kevéssé ismert folyamat. Kloroplasztiszok vasfelvételi mechanizmusát, valamint tisztított kloroplasztisz burkolómembránok protein-komplex szerveződését vizsgáljuk spektroszkópiai, gradiens-centrifugálási és különböző poliakrilamid gélelektroforézis technikákkal.

Növényi vas-kelát-oxidoreduktázok: a redukción alapuló vasfelvételi stratégia kulcsszereplői

A világ mezőgazdaságilag művelhető területeinek 30%-a potenciálisan vashiányosnak tekinthető. A termesztett növények az emberi táplálkozás legjelentősebb vasforrásai, így a vasháztartásuk feltárása kiemelten fontos a biomassza-produkciójuk és a tápértékük növeléséért. A vas-kelát-reduktázok (FCR) a redukción alapuló növényi vasfelvételi stratégia kulcsenzimei, melyek majd’ minden növényi membrántípusban előfordulnak. Szerepük esszenciális az oldhatatlan Fe^(III)-vegyületek és Fe^(III)-komplexek felvételt elősegítő redukciójában, azonban működésük részletei és a szabályozásuk egyes folyamatai vitatottak. Néhány közelmúltban nyilvánosságra került eredmény felveti a kérdést, hogy az FCR enzimek különböző fenoloid metabolitok közreműködését igénylik a Fe^(III)-vegyületek redukciójához, valamint hogy interakcióban állnak olyan Fe-felvételben fontos membránproteinekkel, melyek a felvétel szabályozásában fontosak. E feltevések megválaszolásához (i) kumarin és flavonoid gyökér-exudátumokat kívánunk tisztítunk, melyek jelenlétében (ii) gyökerek in vivo és tisztított membránok in vitro FCR enzimkinetikáját mérjük. A szabályozásban fontos kapcsolatok feltárását marker-jelölt rekombináns FCR fehérjékkel tanulmányozzuk. A kutatásokban kumarin-elválasztó repce (Brassica napus) és flavonoid-elválasztó uborka (Cucumis sativus) modellnövényeket használunk. A munkához HPLC, Mössbauer spektroszkópiai, membránizolálási, enzim-kinetikai, fehérje-elválasztási és molekuláris biológiai technikákat alkalmazunk. A kutatások célja a növények redukción alapuló vasfelvételi és transzport-folyamatainak feltárása.

Projekt: NKFIH K_17 124159