Jasmonátová signální dráha: od obrany k masožravosti rostlin

Mgr. Jana JAKŠOVÁ

Doctoral thesis

Signaling pathways in carnivorous plants

Abstract:

Aby rostliny prosperovaly a přežily v neustále měnících se nepřátelských podmínkách, vyvinuly si jedinečné obranné mechanismy. Významnými hráči v indukované obraně rostlin proti býložravcům jsou elektrické a vápníkové signály a neméně důležité rostlinné hormony jasmonáty. Jasmonátová signální dráha je též klíčová pro správnou funkci pastí některých druhů masožravých rostlin, u nichž je potřebná k iniciaci tvorby enzymů důležitých pro trávení zachycené kořisti. Nicméně to, že jsou jasmonáty zodpovědné za aktivaci a regulaci trávicího procesu bylo prokázáno jen u tří rodů masožravých rostlin - mucholapka (Dionaea), rosnatka (Drosera) a láčkovka (Nepenthes), všechny spadající do řádu hvozdíkotvaré (Caryophyllales). U těchto druhů se předpokládá exaptace jasmonátové signální dráhy od obranného mechanismu rostlin. To znamená, že masožravé rostliny převzaly již existující signální dráhu a použily ji pro své účely (tzn. indukce tvorby enzymů). V práci jsme ukázali, že jasmonátová signalizace nebyla exaptována všemi rody masožravých rostlin a indukce trávicích enzymů musí být spuštěna i jinými způsoby, které nejsou dosud známé. Signální dráha od tvorby elektrického signálu přes akumulaci jasmonátů po expresi specifických genů se dá blokovat anestetikem dietyléterem. Dosud se neví, jak přesně různá anestetika lišící se svou chemickou strukturou působí, k rozluštění by však mohly pomoci rostlinné modelové druhy.

Abstract:

Plants have developed unique defense mechanisms in order to survive and prosper in fluctuating environmental conditions. Electrical and calcium signals, along with equally important plant hormones jasmonates, play an important role in the induced defense of plants against herbivores. Jasmonate signalling pathway is also crucial for the proper function of traps of some carnivorous plant species and are essential to initiate the production of enzymes important for the digestion of captured prey. It was shown that jasmonates are responsible for activating and regulating the digestion process in three genera of carnivorous plants - Dionaea, Drosera and Nepenthes, all of which belong to the order Caryophyllales. In these species, it has been suggested that jasmonate signalling pathway was co-opted from plant defense mechanism. This means that carnivorous plants took over the already existing signalling pathway and used it for their own purposes (induction of enzyme production). Here we showed that jasmonate signalling has been not co-opted by all carnivorous genera and the induction of digestive enzymes have to be trigger by other ways, which are not yet known. Signalling pathway from electrical signal generation through jasmonate accumulation to the expression of specific genes can be blocked by anaesthetic diethyl ether. It is not yet fully understood how exactly anaesthetics differing in their chemical structure work, but the model plants could help to elucidate it.

Keywords

anestezie, dietyléter, elektrické signály, jasmonáty, vápník, masožravé rostliny, obrana, poškození, systémová reakce

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Andrej Pavlovič, Ph.D., doc. Mgr. Andrej Pavlovič, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Biophysics