Změny proteomu rajčete v odpovědi na biotický stres

Bc. Andrea Uríčková

Diplomová práce

Proteome changes in tomato resulted from biotic stress

Abstract:

The goal of this thesis was to develop a methodology for analyzes of changes in the proteome of tomato plants after application of salicylic acid and jasmonic (two main signaling molecules playing a crucial role in the process of induction of plant resistance against pathogens) and β-aminobutyric acid representing xenobiotic chemical capable of inducing a resistance on a wide variety of plants. Understanding of the molecular processes involved in plant defense reaction can significantly help in the future breeding strategy of a new tomato cultivars to achieve not only high yields, but also an adequate degree of resistance to pathogens. For analysis of the proteome changes was selected LC-MS/MS analysis in the bottom-up arrangement, in which two problems were solved; depletion of abundant protein RuBisCO and the complexity of the sample. To obtain as comprehensive as possible analysis pre-fractionation of plant material in to cytosolic/extracellular and microsomal fraction was selected. Cytosolic/extracellular fraction was further separated on a protein level by IEX chromatography on the CAT/WAX column with optimalization of ammonium acetate gradient. Microsomal fraction was separated by 2D-electrophoresis followed by image analysis using PDQuest Advanced and prot2D software with final analysis of selected spots by LC-MS/MS method. This analysis resulted in identification of ten proteins with proven role in resistance process in plants.

Abstract:

Hlavním úkolem této diplomové práce bylo vypracování metodiky pro analýzu změn proteomu rostlin rajčete po aplikaci kyseliny salicylové a jasmonové (dvou základních signálních molekul hrajících zásadní roli v procesu indukce rezistence rostlin proti patogenům) a kyseliny β-aminomáselné představující xenobiotickou chemikálii schopnou indukovat obrannou reakci na celé řade rostlin. Právě pochopení molekulárních procesů účastnících se obranné reakce rostlin může významně pomoct při budoucím šlechtění nových kultivarů rajčete s cílem dosáhnout nejen vysoký výnos, ale i přimeřenou míru rezistence vůči patogénům. Pro analýzy změn proteomu byla vybrána LC-MS/MS analýza v bottom-up uspořádání, v rámci kterého byly řešené dva problémy a to deplece abundantního proteinu RuBisCO a komplexnost vzorky. Pro získaní pokud možno co nejkomplexnejší analýzy byla zvolena pre-frakcionace rostlinného materiálu izolací na cytozolickou/extracelulární a mikrozomální frakci. Cytozolární/extracelulární frakce byla dále separována na úrovni proteinů pomocí IEX chromatografie na CAT/WAX koloně, kde byl optimalizován gradient octanu amonného. Mikrozomální frakce byla separována pomocí 2D-elektroforézy s následnou analýzou proteinů pomocí programu PDQuest Advanced a prot2D s konečnou LC-MS/MS analýzou vybraných spotů, pomocí které bylo analyzováno 10 proteinů hrajících roli v procesu rezistence u rostlin.

Klíčová slova

Rajče, obranná reakce, kyselina salicylová, kyselina jasmonová, kyselina β-aminomáselná

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 4. 6. 2015
• Vedoucí: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Analytická biochemie