Úlohy PRKK a SIMKK proteinů při regulaci SIMK v tolici vojtěšce

Zuzana TURNOVÁ

Bachelor's thesis

The roles of PRKK and SIMKK proteins in the regulation of SIMK in alfalfa

Abstract:

Tato bakalářské práci se blíže zaobírá problematikou mitogen aktivovaných protein kinas (MAPK) v tolici vojtěšce (Medicago sativa L.), přičemž se konkrétně specializuje na tři vybrané kinasy, tedy patogen responzivní MAP kinasu kinasu PRKK a solným stresem indukovanou MAP kinasu kinasu SIMKK. Tyto dvě kinasy mohou působit za odlišných podmínek v rozdílných signalizačních dráhách jako upstream regulátory pro aktivaci SIMK reprezentující solným stresem indukovanou protein kinasu. Tyto interakce byly studovány pomocí metody koexprese, a to na subcelulární úrovni prostřednictvím mikroskopie transientně transformovaných rostlin Nicotiana benthamiana s fluorescenčně značenými MAP kinasami a dále také fenotypicky. Hladiny výše uvedených kinas rovněž ovlivňují fenotyp rostlin. Z tohoto důvodu byl u transgenních rostlin se sníženou expresi genů SIMK a SIMKK u linie SIMKKi a u rostlin linie GFP-SIMK charakterizované nadměrnou expresí SIMK značené za využití zeleného fluorescenčního proteinu studován fenotyp se zaměřením na zjištění velikosti ploch průtoku xylémových buněk, pro což byla vyvinuta a optimalizována metoda automatického měření softwarem za použití programu ImageJ. Nedílnou součástí bylo rozmnožení rostlin somatickou embryogenezí, přičemž je tato metoda důležitým krokem při produkci a propagaci rostlin regenerovaných somatickou embryogenezí po stabilní transformaci. V neposlední řadě bylo využito in silico analýz pro bližší studium MAP kinas kinas u huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana L.) AtMKK5 a AtMKK1, které jsou blízkými ortology vojtěškových MAP kinas kinas SIMKK a PRKK, díky čemuž můžeme usuzovat obdobné vlastnosti a úlohy při zapojení těchto kinas ve vývoji a regulaci fyziologických pochodů v rostlinách.

Abstract:

This bachelor thesis solves more specifically the subject of mitogen activated protein kinases (MAPK) in Alfalfa (Medicago sativa L.), mainly it is specialized in three selected kinases, pathogen responsive MAP kinas kinase PRKK and salt stress induced MAP kinase kinase SIMKK. These two kinases may act under different conditions in different signaling pathways as upstream regulators for the activation of SIMK, which represents a salt stress-induced protein kinase. These interactions were studied by using coexpression at the subcellular level via microscopy of transiently transformed Nicotiana benthamiana plants with fluorescently labeled MAP kinases and also phenotypically. Levels of these kinases also affect plant phenotype. This was the reason to study the phenotype in transgenic plants with reduced expression of SIMK and SIMKK genes in the SIMKKi line and in plants of the GFP-SIMK line characterized by overexpression of SIMK labeled by green fluorescent protein. Phenotypical analyses were focused on determining the size of xylem cell flow area, for which it was developed and optimized automatic software-based measurement method by using ImageJ. An integral part was the reproduction of plants by somatic embryogenesis, whereas this method is an important step in the production and propagation of plants regenerated by somatic embryogenesis after stable transformation. Last but not least, in silico analyzes were used for a closer study of MAP kinases kinases AtMKK5 and AtMKK1 in Arabidopsis thaliana, which are close orthologs of alfalfa MAP kinases SIMKK and PRKK, respectively. Close orthology is reason, why we can infer similar properties and roles in the involvement of these kinases in development and regulation of physiological processes in the plants.

Keywords

Medicago sativa, SIMK, SIMKK, PRKK, transientní transformace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Ivan Luptovčiak, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology