Dokumentace symbiotických interakcí rostlin vojtěšky s prospěšnými bakteriemi rodu Rhizobium

Bc. Michaela JAROŠOVÁ

Master's thesis

Documentation of symbiotic interactions of alfalfa plants with rhizobia

Abstract:

Abstrakt Rostliny se mohou proti vlivu biotického stresu, konkrétně proti patogenům, bránit mnoha způsoby. Tato obrana mimo jiné zahrnuje komplexní dráhu MAP kinas. U modelového druhu Medicago sativa jsou to např. SIMK a SIMKK. Tyto kinasy jsou podle všeho zahrnuty také do symbiotického procesu interakcí vojtěšky a rhizobiálních bakterií. Na studium tohoto interakčního procesu mohou být použity metody neinvazivní mikroskopie, jakou je light-sheet mikroskopie. Diplomová práce byla zaměřena na studium symbiotických interakcí rostlin Medicago sativa s bakteriemi Sinorhizobium meliloti. Byly optimalizované podmínky kokultivace rostlin s bakteriemi u kontrolních i transgenních linií M. sativa s expresí ABD2-GFP pro vizualizaci aktinového cytoskeletu. Interakční procesy byly mirkoskopicky pozorovány v časových intervalech po dobu několika hodin. Tato analýza probíhala dvěma způsoby. Nejprve při snímání interakcí přímo na kultivačním médiu v Petriho miskách, poté pomocí light-sheet mikroskopie, která dovoluje navodit podmínky co nejpodobnější těm přirozeným. V případě light-sheet mikroskopie byly pozorovány pouze první stádia přichycení rhizobakterií na kořenové vlásky. Také byla vyhodnocena efektivita tvorby hlízek mezi kontrolní linií a linií produkující ABD2-GFP. Při imunoblotové analýze abundance kinas bylo zjištěno, že linie se sníženou expresí SIMKK měla velmi sníženou abundanci SIMK a při procesu tvorby hlízek došlo k silné aktivaci MAP kinas.

Abstract:

Plants can protect themselves to the effects of biotic stress, particularly pathogens, in many ways. This defense includes also the complex pathway of MAP kinases. In model Medicago sativa most studied are SIMK and SIMKK. These kinases also appear to be involved in the symbiotic process of alfalfa and rhizobial bacteria. Noninvasive microscopy methods such as light-sheet microscopy can be used to study these interaction processes. The aim of the thesis was to study symbiotic interactions of Medicago sativa plants with Sinorhizobium meliloti. Co-culture conditions for plants and for bacteria symbiosis on both control and transgenic M. sativa lines expressing ABD2-GFP for actin visualization were optimized. Interaction processes were observed at time intervals for several hours. This microscopic analysis was done in two ways. First, by documenting interactions directly on the culture medium in Petri dishes, and second, using light-sheet microscopy, which allows imaging of whole plants at conditions to be as similar as possible to the natural ones. In the case of light-sheet microscopy, only the first stages of attachment of rhizobacteria to root hairs were observed. Also, the efficacy of nodule formation process between the control line and the transgenic ABD2-GFP line was compared. In immunoblotting studies of kinase abundance, it was found that the line with downregulation of SIMKK expression (SIMKK-RNAi) had a very low SIMK abundance. In general, nodulation proces was consequenced by strong activation of MAP kinases.

Keywords

Medicago sativa, MAPK, Sinorhizobium meliloti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 4. 6. 2019
• Supervisor: prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering