Reakce rostlinného hostitele na endofytické a patogenní houby

Bc. Bára STAROŠTÍKOVÁ

Diplomová práce

Plant host response to endophytic and pathogenic fungi

Anotace:

Významnou roli v obranných procesech rostlin hrají geny, jejichž úroveň exprese může být ovlivněna v důsledku napadení rostliny patogenem. Stanovení míry exprese těchto genů umožňuje posoudit jaký vliv mají na daného rostlinného hostitele nejen patogenní, ale také endofytické houby, jež mohou zásadním způsobem ovlivnit obranyschopnost některých rostlin navozením stavu indukované rezistence. Teoretická část této práce je zaměřena na charakterizaci endofytických (Serendipita indica, Microdochium bolleyi) a patogenních hub (Ceratobasidium cereale, Fusarium culmorum) a modelového organismu Brachypodium distachyon. Dále se zabývá imunitou rostlin, včetně antifungálních proteinů a fytohormonů, jež se podílejí na zprostředkování obranné reakce rostlin na napadení patogenem a také indukovanou rezistencí. V neposlední řadě jsou zde popsány faktory podmiňující rozvoj mutualistického vztahu mezi endofytem a rostlinou, a především způsob a význam stanovení úrovně exprese genů zapojených do obranných procesů rostlin. Cílem experimentální části této práce bylo zjistit, jakým způsobem reaguje modelová rostlina B. distachyon na napadení patogenními houbami a na přítomnost endofytických hub na základě stanovení míry exprese šesti genů (BdPR-1, BdCHIT, BdPOX2, BdLOX3, BdWRKY41, BdEIN3) pomocí kvantitativní Real-time PCR ve spojení s reverzní transkripcí (RT-qPCR). V případě patogenů C. cereale a F. culmorum byl prokázán statisticky významný vliv na expresi genů BdPR-1, BdCHIT, BdPOX2. Exprese genů BdCHIT a BdPOX2 byla rovněž ovlivněna endofytem M. bolleyi. Endofytická houba S. indica neměla na expresi žádného z testovaných genů statisticky významný vliv.

Abstract:

In order to find out how plants defend themselves against various pathogens, the expression of plant defense genes induced upon a pathogen attack can be measured. Changes in the expression of these genes can reveal the specific mechanisms that play an important role in plant defense-related processes against pathogenic fungi and the effect of endophytic fungi on a given plant host. The importance of studying endophytic fungi lies in their ability to enhance the defensive capacity of many plant species by induced systemic resistance. The aim of theoretical part was to characterize endophytic (Serendipita indica, Microdochium bolleyi) and pathogenic (Ceratobasidium cereale, Fusarium culmorum) fungi as well as a model organism Brachypodium distachyon. It further focuses on the description of plant immunity including the above-mentioned induced systemic resistance and antifungal proteins and phytohormones involved in plant host defense response to pathogen attack. Different factors affecting the formation of mutualistic relationship between endophyte and plant and especially the methods used to determine the expression levels of plant defense genes are also described. The aim of experimental part was to measure expression levels of six plant defense genes (BdPR-1, BdCHIT, BdPOX2, BdLOX3, BdWRKY41, BdEIN3) by quantitative reverse transcription Real-time PCR to find out how the plant host (B. distachyon) responds to pathogen infection or endophytic colonization. The expression of BdPR-1, BdCHIT, BdPOX2 was affected (upregulated) by both pathogenic fungi C. cereale and F. culmorum. The endophytic fungus M. bolleyi affected only the expression of BdCHIT and BdPOX2. There weren´t any changes in the expression of any of the tested genes in plants colonized by the endophytic fungus S. indica.

Klíčová slova

Exprese genů, endofyt, patogen, Brachypodium distachyon, imunita rostlin

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Pavel Matušinský, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Molekulární a buněčná biologie / Molekulární a buněčná biologie