Diferenciační procesy v protoplastových kulturách Cucumis sativusL

Iva Protivánková

Master's thesis

Differentiation processes in protoplast cultures of Cucumis sativusL

Abstract:

Některé plně diferencované rostlinné buňky jsou schopny obnovit pluripotenci (připadně totipotenci) během dediferenciace, ke které dochází při protoplastizaci. Heterochromatin tvořící chromocentra uvnitř interfázních jader prodělává během protoplastizace rozsáhlou dekondenzaci. Obecně se předpokládá, že změny v organizaci chromatinu v průběhu protoplastizace souvisí s přechodem z genového expresního programu řídícího specifické funkce diferencovaných buněk k programu řídícímu vstup do buněčného cyklu, proliferaci, rediferenciaci, případně buněčnou smrt. Pomocí fluorescenční in situ hybridizace bylo zjištěno, že dvě repetitivní sekvence lokalizované v chromocentrech (satelitní DNA typu I a 5S rDNA) jsou rozsáhle dekondenzované v jádrech čerstvě izolovaných protoplastů. Byla studována rekondenzace těchto sekvencí ve vztahu k oxidativnímu stresu. Bylo zjištěno, že rekondenzace studovaných repetitivních sekvencí byla omezena úrovní oxidativního stresu, který byl regulována přídavkem kyseliny askorbové. Byla sledována exprese dvou genů, jejichž produkty jsou důležitou součástí antioxidativního systému, u protoplastů a během kultivace buněk odvozených z protoplastů. Přídavek kyseliny askorbové do kultivačního média snížil úroveň oxidativního stresu, stimuloval expresi askorbát peroxidasy a katalázy, podpořil rekondenzaci chromatinu a znovu vytvoření chromocenter. Dekondezace chromatinu v průběhu protoplastizace pravděpodobně více souvisí s oxidativním stresem než s velkými změnami v expresi genů

Abstract:

Some of fully differentiated plant cells are able to restore pluripotency (pertinently totipotency) during dedifferentiation process which occurs in the course of protoplastization. The heterochromatin represented by chromocenters within interphase nuclei undergoes large scale decondenzation during protoplastization. According to a general assumption changes chromatin organization during protoplastization are connected with a switch from a gene expression program that drives specific function of a differentiated cell to a new one directing either reentry into the cell cycle, and then proliferation and redifferentiation or cell death. It was shown by fluorescent in situ hybridization assay large-scale decondenzation of chromocenters represented by satellite type I repeats sequences and 5S rDNA repeats was observed in nuclei of freshly isolated protoplasts. The recondenzation of these sequences was studied, moreover, in relation to the level of oxidative stress. It was clearly showed that recondenzation of studied repetitive sequences was limited by level of oxidative stress regulated by adding of ascorbate acid. Also the expression of two important genes involved in antioxidative system was studied, showed their expression patterns during protoplast culture. Treatment of protoplasts with ascorbic acid not only decreased the level of oxidative stress but also positively stimulated the expression of the ascorbate peroxidase and catalase. It also led to a greater recondensation of the chromatin (when compared to the untreated protoplasts). It is concluded that large-scale genome relaxation is more directly connected with oxidative stress than with large changes in the expression of genes

Keywords

protoplasty, de- a rekondenzace heterochromatinu, oxidativní stres

Keywords

protoplasts, heterochromatin de- and recondensation, oxidative stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 9. 6. 2010
• Supervisor: Vladan Ondřej
• Reader: Petr Nádvorník

Univerzita Palackého

Přírodovědecká fakulta

Master programme / field:
Biologie / Molekulární a buněčná biologie