Studium indukované rezistence na modelu rostlinné buněčné suspenze

Bc. Matěj Sklenář

Master's thesis

Study of induced resistance on plant cell suspension model

Abstract:

Invaze patogenu aktivuje rostlinný imunitní systém, který zabraňuje jeho dalšímu šíření a vývoji. V případě, že je obranná reakce úspěšná, rostlina si vytvoří dlouhotrvající rezistenci známou jako „priming“ – obranné nabuzení. V mnoha publikacích jsou zmiňovány látky, které mohou priming efekt navodit, aniž by došlo ke kontaktu rostliny s patogenem. β-aminomáselná (BABA) kyselina a L-β-homoserin (LBHS) jsou jedněmi z nejvíce studovaných látek ve spojitosti s priming efektem. Nicméně přesný molekulární mechanismus vzniku této rezistence není dosud zcela objasněn. V rámci této práce byl priming efekt těchto látek studován na buněčných suspenzích kulturách rostlin Nicotiana tabacum cv. Xanthi a Arabidopsis thaliana cv. Landsberg erecta elicitovaných oligogalakturonidy. Intenzita obranné reakce byla sledována na základě produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a měření exprese důležitých genů podílejících se na rezistenci vůči patogenu pomocí RT-qPCR. Dále byla pozorována míra fosforylace proteinů signální MAPK kaskády. Z výsledků vyplývá, že mechanismus primingu je založen na zvýšené detekci přítomnosti patogenu a snížením prahu aktivace hypersenzitivní reakce před vlastním napadením patogenem.

Abstract:

In plants, invasion of pathogen activates an innate immune system that restricts its further growth and development. If the defence response is successful, plants develop a long-lasting resistance known as priming. A number of compounds, such as L-β-homoserine (LBHS) and β-aminobutyric acid (BABA), were reported to induce priming mediated pest/disease resistance in plants. However, the molecular mechanism of priming is still not fully understood yet. Plant defence response can be reproduced by contact with an elicitor such as oligogalacturonides (OGs) which are damage-associated molecular patterns of host organism origin produced by developing fungal infection. The aim of this study was to observe the priming defence effect of 5 µmol·dm-3 LBHS and BABA and to determine molecular processes behind the priming mechanism. Priming effect was studied on model organisms Nicotiana tabacum cv. Xanthi and Arabidopsis thaliana cv. Landsberg erecta in form of cell tissue cultures by studying early Reactive Oxygen Species (ROS) production, defence-related gene expression, phosphorylation MAPK signalling pathway. Collected information implicate that priming mechanism is based on the priming mechanism relies on enhanced perception of the pathogen and faster hypersensitive response rather than defence protein over-expression before the attack.

Keywords

Arabidopsis thalian, beta-aminomáselná kyselina, hypersenzitivní reakce, L-beta-homoserin, Nicotiana tabacum, obranné nabuzení, oligogalakturonidy, rostlinná obranná reakce, rostlinné buněčné suspenze Arabidopsis thaliana, beta-aminobutyric acid, hypersensitive response, induced systemic resistance, L-beta-homoserine, oligogalacturonides, plant cell suspensions, plant defence reaction, priming

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 1. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 5. 2. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martina Zapletalová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry