Využití řepky olejné jako modelového organismu pro studium molekulárních mechanizmů regulace biosyntézy auxinu během vývoje semen a embrya

Mgr. Kateřina Mácová, Ph.D.

Disertační práce

Use of Brassica napus as a model crop to study the molecular mechanisms of auxin biosynthesis regulation during seed and embryo development

Anotace:

Zajištění potravinové bezpečnosti je jednou z priorit Evropské unie a zároveň cílem Organizace spojených národů a její Agendy 2030 pro udržitelný rozvoj. Potravinářský průmysl je závislý na produkci semen zemědělských plodin. Zásadní vliv na rostlinnou produkci mají výkyvy počasí a dlouhodobá změna klimatu. Brassica napus je důležitá olejnatá plodina ceněná pro svůj kvalitní olej z hlediska nutričních charakteristik. Vysoké teploty během kvetení a vývoje semen snižují výnos. Tato práce se zaměřuje na změny způsobené vysokou teplotou v reprodukční fázi, zejména během vývoje embrya. Zvýšená teplota prostředí snižuje produkci řepky v důsledku snížené míry oplodnění, zvýšené míry abortů, vadného vývoje embryí a předsklizňového klíčení, což je způsobeno změnami v homeostáze rostlinných hormonů a deregulací exprese vybraných genů. Metoda CRISPR-Cas9 byla úspěšně otestována pro tvorbu mutantních linií v tetraploidní Brassica napus pro využití v budoucích studiích. Součástí práce je také optimalizace rentgenové mikrotomografie, která by mohla být využita pro fenotypizaci semen.

Abstract:

Ensuring food security is one of the priorities of the European Union and, at the same time, a goal of the United Nations and their 2030 Agenda for Sustainable Development. The food industry is dependent on the production of crop seeds. And Brassica napus is an important oilseed crop valued for its nutritional quality oil. Fluctuations in weather and long-term climate changes have a fundamental influence on plant production. High temperatures during flowering and seed development significantly reduce yield. This work focuses on the changes caused by high temperatures during the reproductive phase, especially during embryonic development. Increased environmental temperature reduces rapeseed production due to reduced fertilization rate, increased abortion rate, defective embryo development, and pre-harvest sprouting, which is caused by changes in the homeostasis of plant hormones and deregulation of the expression of selected genes. In a follow-up study, the CRISPR-Cas9 method was successfully tested for generating mutant lines in tetraploid Brassica napus. The work also includes the optimization of X-ray microtomography, which could be used for seed phenotyping.

Keywords

Brassica napus, embryonální vývoj, tepelný stress, CRISPR/Cas9, rentgenová výpočetní mikrotomografie, embryogenesis, heat stress, X-ray computed microtomography

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 3. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 4. 2023
• Vedoucí: Ph.D. Helene Robert Boisivon
• Oponent: prof. dr. Danny Geelen, doc. RNDr. Radomíra Vaňková, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Genomika a proteomika / Genomika a proteomika