EpiFlowScen стартира на 16.02.2023 г. като двугодишен проект, финансиран по програмата „Петър Берон и НИЕ“ на Българския национален научен фонд (БНФ).

 

Климатът на нашата планета постоянно се променя, като осцилира между парникови и ледникови периоди. Последният ледников максимум е настъпил преди около 20 000 години и въпреки че Земята постепенно се затопля, в момента се намираме в междуледников период. Въпреки това, от началото на индустриалната революция в атмосферата и водните басейни на нашата планета са изхвърлени огромни количества замърсители, които оказват значително влияние върху климата. Нетният ефект от това замърсяване е бързото увеличаване на средната глобална температура, както и зачестяването на екстремни климатични явления, като горещи и засушителни вълни. Друг сериозен ефект от човешката дейност е откриването на процеса на Хабер-Бош, който позволява прилагането на големи количества азотни торове в селското стопанство, но също така води до замърсяване на водните ресурси и повишени емисии на парникови газове. Всички тези фактори оказват значително въздействие върху земеделието, застрашавайки устойчивостта на добивите и по този начин компрометирайки глобалната продоволствена сигурност. Проектът EpiFlowScen има за цел да изследва как растенията използват определени епигенетични механизми, за да се адаптират към променящите се екологични условия, свързани със засушаване, екстремни температури и наличност на азот.

       

Метилирането на цитозина, което се определя като модификация на петия въглероден атом на цитозиновата база, е един такъв епигенетичен механизъм. Повишените нива на метилиране в геномната област или в регулаторните елементи могат да доведат до промени в генната експресия. Освен това, епигенетичният пейзаж на метилирането е напълно унаследим по време на митотичното делене на клетките и частично по време на мейозата. Това означава, че придобитите промени в хода на жизнения цикъл на растението могат да бъдат предадени на следващите поколения като дългосрочни адаптации, макар и да са по-малко стабилни в сравнение с реалните мутации.

Метилирането на цитозина е известно и с това, че влияе върху времето на цъфтеж чрез гените FLOWERING LOCUS WAGENINGEN (FWA) и FLOWERING LOCUS C (FLC). В рамките на проекта EpiFlowScen ще бъде оценено потенциалното въздействие на динамиката на цитозиновото метилиране върху времето на цъфтеж в отговор на засушаване, ниски температури и променяща се наличност на азот. Целта е да се положат основите за бъдещи изследвания върху дългосрочната адаптация чрез придобити метилационни промени и тяхното влияние върху времето на цъфтеж.

За целта ще бъдат анализирани мутанти на A. thaliana с различни нива на метилиране – хиперметилирани и хипометилирани, които ще бъдат подложени на стресови условия (засушаване, студ, различни нива на азот), за да се изследва връзката между метилиране и времето на цъфтеж.

За по-нататъшни анализи ще бъде използван мутантът ddc (drm1/2, cmt3), който е хипометилиран и показва намалена чувствителност към стрес в сравнение с дивия тип Col-0. Ще бъдат приложени бисулфитно секвениране за изучаване на динамиката на метилирането и RNAseq анализ за корелация с експресията на гените.

За д-р Емил Вътов

Д-р Емил Вътов, носител на стипендията „Петър Берон и НИЕ“, е ентусиазиран изследовател с богат опит в областта на молекулярната физиология на растенията.

• Образование и научна дейност:

  • Бакалавър по Генетика и биохимия от Университета в Абъристуит, Уелс, където изследва способността за вкореняване на Miscanthus като част от дипломната си работа.
  • Магистърска степен по Агронаука в Германия с фокус върху молекулярното хранене на растенията и физиологията на растенията.
  • Магистърската му теза е свързана с приложението на смеси от компост и биовъглен като средство за намаляване на азотното измиване при отглеждане на карфиол в летен ротационен цикъл.
  • Работата му в LUFA Speyer и Bioland Gemuesehof Hoerz му дава ценен опит в земеделското производство и контрола на качеството на културите.

• Докторантура и научни изследвания:

  • Дисертацията му се фокусира върху взаимодействието между храненето, стареенето и цитозиновото метилиране при A. thaliana, като част от съвместен проект между ZMBP (Университет Тюбинген) и Института по агронаука (Университет Хоенхайм).
  • Проектът му е част от мащабни изследвания върху стабилността на добива при променящи се климатични условия.

• Допълнителни компетенции:

  • По време на магистратурата и докторантурата си развива интерес към статистическото програмиране, моделирането на данни и машинното обучение за подобряване на експерименталния дизайн и анализа на данни.

Проектът EpiFlowScen се основава на неговите предишни изследвания и цели да разкрие нови механизми за адаптация на растенията към променящи се климатични условия чрез епигенетични модификации.