Daar is huidiglik vier navorsingsgroepe betrokke met plantgenetika studies:
Graan Genomika
(Cereal Genomics)
Hoofnavorser: Anna-Maria Botha-Oberholster, PhD
Laboratoriumbestuurder: Francois Burger, MSc
Post-doktorale navorser: Anandi Bierman, PhD
Russiese koringluis weerstand
Navorsing in die graan genomika program maak gebruik van genomiese toepassings om die onderliggende genetiese meganismes wat betrokke is by die gasheer-plaag interaksies te ontrafel. Begrip van verdedigingsmeganismes in die koring gasheer en ontwikkeling van Diuraphis noxia (ook algemeen bekend as die Russiese koringluis) biotipes is dus deurslaggewend in ons navorsing. Plante kan ʼn reeks verdedigings reaksies aktiveer, deur nie-spesifieke of spesifieke (via plantluis effektor proteïene) erkenning van die plaag. Ons groep is veral geïnteresseerd in die plantluis-bemiddelde molekulêre patrone wat die verdedigingsmeganisme in die gasheer organisme ontlok. Afhangende van die tipe indringer, word een van twee biochemiese prosesse geaktiveer om sodoende die verdedigingsmeganisme te ontlok: verwonding deur herbivore insekte veroorsaak reaksies wat hoofsaaklik bemiddeld word deur jasmoniensuur / etileen (JS/E), terwyl mikrobiese patogene eerder deur salisielsuur (SS) bemiddelde reaksies, soos die hipersensitiewe reaksie (HR) werk. Tydens HR word betrokke selle oorstroom met giftige chemiese verbindings (bv. H2O2) wat dikwels lei tot seldood by die oorsprong van infeksie. Plantluis erkenning blyk om beide SS en JS/E bemiddelde-verdedigingsmeganismes te stimuleer. Erkenning en sein prosesse is die hoof prosesse om die doeltreffendheid van die gasheer verdediging te bepaal. Die Russiese koringluis is ʼn steek-suig insek en voed van die floëem en produseer dus speeksel verbindings. Hierdie speeksel verbindings kan moontlik die hoof bepalende faktore wees in die aanvang van die plant se verdediging. Verskeie verbindings is onlangs voorgestel as ontlokkingsagente, en ons weet nou dat die onlokkingsagent wat van die Russiese koringluis na die plant oorgedra word, ʼn proteïenagtige verbinding is. Hierdie speeksel proteïene, asook die reaksies wat hul in die gasheer ontlok, word tans ondersoek. Ons navorsingsgroep bestudeer ook die ontwikkeling van verskeie Russiese koringluis biotipes, en het ʼn "hiper virulente" Russiese koringluis mutante biotipe (ook bekend as SAM) ontwikkel, wat huidiglik gebruik word as die genetiese model organisme in ons studies. Die navorsingsgroep het onlangs die genoomvolgorde van verskeie globale Russiese koringluis populasies bepaal deur gebruik te maak van verskeie "NextGen Sequencing" platforms, en het daardeur die eerste genoomvolgorde van D. noxia in 2014 bekendgestel.
Internasionale medewerkers op die RWA genoom-inisiatief sluit in: Prof. Nora LV Lapitan (Colorado State University, VSA); Prof. C. Mike Smith (Kansas State University, VSA); Dr Gary Puterka (USDA, Stillwater, VSA); Dr Mustapha El-Bouhssini (ICARDA); Dr Anna Maria Castro (Argentinië) en Prof. Martina Zurovcova (Tsjeggiese Republiek).
Om ons begrip van die gasheer-plaag interaksie verder te bevorder, het ons ook die genetiese volgorde van 7DS en 7DL chromosome van ditelosomiese lyne van koring bepaal deur gebruik te maak van "NextGen Sequencing" tegnologie, en is tans besig met die analise van hierdie data.
Water kwaliteit en voedselsekuriteit
Suid-Afrika is ʼn waterskaars land, en daarom is die bewaring van ons waterbronne van kardinale belang. Daarom is ons navorsingsgroep ook betrokke by die navorsing op droogtetoleransie in plante, asook kwessies aangaande waterkwaliteit en die gesondheid van plante. Spesifieke belangstellings sluit in: die uitwerking van swaar- en spoormetaal besoedeling op plant stres, die gepaardgaande produksie van reaktiewe suurstof spesies, en die beskadiging van genetiese materiaal. Hierdie inisiatief word sterk ondersteun deur ons samewerking met die navorsingspan van Dr Paul J. Oberholster by die WNNR: Natuurlike Hulpbronne en die Omgewing, Suid-Afrika.
[terug na bo]
Barbara van Asch, PhD
Sihle Mthethwa, MSc
Die MBB-groep het 'n primêre dissiplinêre grondslag in molekulêre populasie- en -kwantitatiewe genetika. Sodanig het die groep ʼn diverse navorsingsportefeulje, wat gemik is daarop om verskeie mikro-evolusionêre prosesse (natuurlik en deur menslike toedoen) wat die genetiese samestelling van diere- en plantpopulasies beïnvloed, te ondersoek. Dit het verdere implikasies vir die begrip van hoe genetiese variasie die ontwikkeling van fenotipiese variasie teweegbring. Die MBB-groep bou voort op die teoretiese beginsels van die moderne evolusionêre sintese van biologie en maak gebruik van die jongste tegnologie in molekulêre en genoom wetenskappe, soos molekulêre merkers en volgende generasie DNS volgordebepaling ("next generation DNA sequencing"), om hierdie prosesse te bestudeer. Die navorsing van die MBB-groep het wye implikasies vir beide fundamentele biologie en toegepaste bio-wetenskappe. Huidiglik het die groep vier navorsingstemas wat ooreenstem met die navorsingsbelangstellings en kundigheid van die hoofnavorsers, en is in lyn met nasionale belange punte vir die uitbreiding van kennis om ʼn volhoubare en produktiewe bio-ekonomie te onderhou.
Vrugteboom Molekulêre Teling
Die gematigde Mediterreense klimaat van die Suid-Kaap, veroorsaak dat hierdie streek 'n belangrike en wêreldwye bekende streek vir gewasverbouing, veral sagtevrugte en wingerd in Suid-Afrika is. Tradisionele planteteelt maak staat op fenotipiese seleksie en verbastering tegnieke. Hierdie metodes is stadig en is werkintensief. Met die spoedige vooruitgang van genomiese tegnologie, is dit nou moontlik om die genetiese verbetering van gewasse deur merkerbemiddelde seleksie te versnel deur direkte korrelasie tussen molekulêre genetiese variasie by kwantitatiewe eienskap loki (KEL) en variasie in eienskappe van kommersiële waarde te maak.
Prof. Roodt-Wilding stel belang in die toepassing van molekulêre merker tegnologie vir die identifisering van onderliggende molekulêre meganismes van komplekse eienskappe wat dan benut kan word deur merkerbemiddelde seleksie in vrugteboomteelprogramme. Prof. Roodt-Wilding, in samewerking met die Landbounavorsingsraad (LNR), bestuur verskeie navorsingsprojekte wat handel oor geenkartering van eienskappe wat verband hou met vrugtekwaliteit (soos kleur, geur, en aroma) in pere, wingerdstok, pruime, perskes en appelkose. Molekulêre merkers word ook gebruik vir die DNA-vingerafdrukke van verskeie vrugte geenbanke en die genetiese karakterisering van inheemse spesies soos heuningbos. Die resultate van hierdie studies help om plantetelers in te lig oor die optimale strategieë vir die teling van beter eienskappe asook die bestuur van genetiese hulpbronne vir die verskillende spesies.
Dr. Bester-van der Merwe, ook in samewerking met die LNR, lei die ondersoek na genetiese meganismes wat bydra tot die dwerg eienskap in appels.
Gaan kyk gerus na die Dier Genetika navorsingsblad om meer uit te vind oor bewarings- en visserybestuur, volhoubare dierproduksie en landbouplaagdiversiteit en -bestuur waarmee MBB ook betrokke is.
Besoek ons Facebook blad om meer uit te vind oor MBB.
[terug na bo]
Die Planteteelt Laboratorium
(The Plant Breeding Laboratory: SU-PBL)
Hoofnavorser: Willem Botes, MSc
Laboratoriumbestuurder: Aletta Ellis, MSc
Die Planteteelt Laboratorium (PBL) is geleë op die Welgevallenproefplaas. Die PBL bestaan uit 'n moderne molekulêre genetika-laboratorium, kwaliteitsevaluasie-laboratorium, kweekhuise en verskeie groeikamers. Die navorsing fokus van die PBL is kleingrane, en op die oomblik bedryf die PBL 'n koring voortelingsprogram en 'n (semi-kommersiële) korogteelprogram wat deur die industrie befonds word.
Koring voortelingsprogram
Een van die mees doeltreffende maniere om bestaande en/of nuwe weerstandsgene in 'n teelprogram in te sluit, is deur 'n gestruktureerde proses van voorteling. Sedert 2002 het die PBL ʼn voorteelprogram ontwikkel wat gebaseer is op manlike steriliteit bemiddelde merker-bemiddelde herhalende seleksie (MS-MBHS) skema. Hierdie program gebruik ʼn basis populasie wat bestaan uit plaaslike kiemplasma en weerstandsgene wat algemeen gebruik word deur internasionale telingsprogramme. Gevorderde lyne wat ʼn breë spektrum weerstand teen blaar-, stam- en streeproes besit word geproduseer deur weerstandsgene te stapel. Hierdie lyne word jaarliks versprei as ʼn roes-weerstandkwekery aan koringteelprogramme in Suid-Afrika.
Korogteelprogram
Korog is 'n mensgemaakte hibried tussen koring en rog, en word reeds die afgelope drie dekades in die Wes-Kaap verbou. Die korogteelprogram wat uitgevoer word deur die PBL is die enigste in Suid-Afrika, in beide openbare en private sektore, en weliswaar op die Afrika-kontinent. Korog is hoogs aangepas om stres (biotiese en abiotiese) te hanteer, en floreer op marginale grond met die minimum insette (bv. lae kunsmis vereistes). Gedurende die afgelope paar jaar het die PBL gereeld nuwe kommersiële kultivars vrygestel onder lisensie-ooreenkomste deur private vennote, byvoorbeeld "AgBeacon" waarvan Agricol die lisensiehouer in die Wes-Kaap is.
[terug na bo]
Hoofnavorsers: Johan Burger, PhD
Hano Maree, PhD
Laboratoriumbestuurder: Mandi Engelbrecht, Msc
Post-doktorale navorsers: Manuela Campa, PhDDie Vitis-laboratorium is 'n multi-dissiplinêre navorsingsgroep wat hoofsaaklik fokus op die studie van plant-patogeen interaksies tussen houtagtige meerjarige plante soos wingerd, sitrus en kernvrugte en hul belangrikste virale patogene. Om dit te doen gebruik ons 'n reeks van molekulêre tegnieke van basiese- tot voorpunttegnologie.
Huidige plantvirus en virus-agtige projekte binne die groep sluit in die studie van Aster-vergeling fitoplasma (AY) en Wingerd rolblad virus 3 (GLRaV-3), Wingerd rupestris virus (GRSPaV) en Sitrus tristeza virus (CTV) molekulêre variante en hul interaksies met verskillende sitruskultivars deur middel van 'n verskeidenheid van volgende-generasie volgorde-bepalingsbenaderings soos sRNA-Seq, dsRNA-Seq en RNA-Seq. Binne die groep word NGS tegnologie ook gebruik om die virome en mikrobiome van individuele plante deur dsRNA-Seq en geteikende amplikon volgorde-bepaling te karakteriseer. Die gebruik van NGS as 'n diagnostiese tegniek word ontwikkel vir hoë-deurset, onbevooroordeelde en gelyktydige opsporing van alle moontlike virale patogene. Verder ontwikkel ons ook 'n wingerd Ampelovirus infektiewe kloon wat, indien suksesvol, vir ons die gereedskap sal bied om groot vooruitgang te maak in ons begrip van die plant-patogeen interaksies van hierdie belangrike virus genus.
Die Vitis-laboratorium het ook begin met 'n genoom-volgordebepalingsprojek vir die Vitis vinifera cv. Pinotage, die enigste plaaslik-geteelde wyndruif kultivar. Hierdie ambisieuse langtermyn-projek is moontlik gemaak alleenlik deur die vooruitgang in NGS tegnologie in die laaste paar jaar.
Die Vitis-laboratorium pas lesse geleer in plant-virologie toe op die mediese veld. Tans bestudeer ons sRNA-profiele in bloed-serum van Mycobacterium tuberkulose (TB) pasiënte om biomerker-toetse te ontwikkel wat gebruik kan word vir vroeë diagnose. Ons betree ook die gebied van nanotegnologie met 'n projek wat daarop gemik is om die unieke eienskappe van 'n plantvirus te gebruik om te funksioneer as 'n biologiese nanopartikel wat kankerselle kan teiken vir die visualisering en behandeling van prostaatkanker.
Vironostix (Me Mandi Engelbrecht) is 'n verlengingsarm van die Vitis-laboratorium en bied 'n virus diagnostiese diens op gewasse en ornamentele plante met behulp van die nuutste RT-PCR toetse.
Befondsers:
Die Vitis-laboratorium ontvang befondsing van die volgende organisasies: Nasionale Narvorsingsstigting (NNS), Wynbedryf netwerk van kundigheid en tegnologie (Winetech), Tegnologie en Menslike Hulpbronne vir Nywerhede Program (THRIP), die Mediese Navorsingsraad (MNR), Citrus Research International (CRI) en die SA Pinotage Vereniging (PV).
Huidige medewerkers:
Dr Jasper Rees, Landbounavorsingsraad, Biotegnologie Platform
Me Glynnis Cook, Citrus Research International
Dr Shane Murray, Sentrum vir Genomiese en Proteomiese Navorsing (CPGR)
Prof Gerhard Walzl, Stellenbosch Universiteit (Tygerberg) Immunologie Departement
Dr Katharina Ronacher Universiteit Stellenbosch (Tygerberg) Immunologie Departement
Prof Nicole Steinmetz, Case Western Reserve University, VSA
Prof Ed Rybicki, Molekulêre en Celular Biologie, Universiteit van Kaapstad
Dr Ann Meyers, Molekulêre en Celular Biologie, Universiteit van Kaapstad
Prof Massimo Delladone, Universiteit van Verona, Italië
[terug na bo]
