Sledování elektrické, fotosyntetické i chemické reakce rostlin rajčete na lokální poškození současně s vlivem meta-topolinu a jeho nového derivátu na tuto reakci

Tereza SCHLATTAUEROVÁ

Bachelor's thesis

Monitoring of electrical, photosynthetic and chemical response of tomato plants to local wounding with an effect of meta-topolin and its new derivate on the response

Abstract:

Ačkoliv byly v posledních desetiletích systémové odpovědi rostlin intenzivně studovány, mnoho tíživých otázek zůstává stále nezodpovězených. Tahle práce se zaměřuje na neinvazivní popis systémových odpovědí rostlin rajčete (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) na lokální popálení po externí aplikaci cytokininu (meta-topolin) a jeho nového derivátu (30HBAPA). Systémová odpověď byla popsána pomocí dvou neinvazivních biofyzikálních metod, měřením výměny plynů a povrchových elektrických potenciálů. Zmíněné biofyzikální metody byly podpořeny destruktivními chemickými analýzami koncentrací endogenních stresových hormonů (jasmonáty a kyselina abscisová KAB) v nepoškozených lístcích. Naše výsledky ukázaly, že všechny varianty rostlin reagují na lokální popálení rychlým (s - min.) a významným poklesem výměny plynů (rychlost asimilace CO2 a transpirace, stomatální vodivost, intercelulární koncentrace CO2), generováním elektrického signálu a akumulaci jasmonátů a ABA v nedotčených systémových lístcích. Ačkoliv měla externí aplikace mT pozitivní efekt na obnovu parametrů výměny plynů po lokálním popálení, 3OHBAPA evokoval nárůst míry otevřenosti průduchů, transpirace a maximálního kvantového výtěžeku PSII (na světle, FV´/FM´) v nestresovaných rostlinách. Pokud jde o elektrické signály, pak externí aplikace 3OHBAPA přispěla k nejvyšším amplitudám signálu po popálení, nicméně rychlost signálu byla nejpomalejší. Tato práce demonstruje vysokou citlivost rajčat na lokální popálení a jejich schopnost rozlišit zanedbatelné strukturální změny v hormonálních molekulách, co se projevilo rozdílným metabolismem a jejich efektem v rostlině.

Abstract:

Although systemic responses of plants to local wounding is intensively studied during past decades, many concerned questions are still unresolved. This work was focused on a non-invasive monitoring of systemic response of tomato plants (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) to local burning after external application of cytokinin (meta-topolin) and its new prepared derivative (30HBAPA).The systemic response was described by two non-invasive biophysical methods, i.e. gas exchange and surface electrical potential measurements. The biophysical methods were supplemented by destructive chemical analysis of endogenous concentrations of stressed hormones (jasmonates and abscisic acid, ABA) in measured leaves. Our results revealed that all variants of plants react to local burning by a rapid (s - min) and pronounced decrease in gas exchange (rate of CO2 assimilation and transpiration, stomatal conductance, intercelular CO2 concentration), generation of electrical signal and accumulation of jasmonates and ABA in systemic unaffected leaflets. While externally applied mT acts positively on gas exchange parameters regeneration after local burning, 3OHBAPA evoked an increase in stomata opening, transpiration rate and maximal quantum yield of PSII (on light, FV´/FM´) in unaffected plants. Regarding electrical signalling, external application of 3OHBAPA contributed to the highest amplitudes of the signal upon burning, although the speed of the signal was the lowest. Presented work demonstrates a high sensitivity of tomato plants to local burning and its ability to distinguish negligible structural changes in hormone molecules, which is expressed in their different metabolism and action in the plant.

Keywords

abiotický stres, arabinosid 3OHBAPA, LI-6400, lokální poškození, meta-topolin, měření elektrických signálů, měření in vivo, neinvazivní měření, rostlina rajčete, systémová odpověď

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 8. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Vladimíra Nožková, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Biophysics