Metabolismus cytokininů zeatinového typu u jednoděložných rostlin

Mgr. Tomáš HLUSKA

Disertační práce

Metabolism of zeatin-type cytokinins in monocotyledoneous plants

Abstract:

Cytokinins are plant hormones, derivatives of adenine with side chain at the N6 position. They are involved in many physiological processes. While the metabolism of trans zeatin and isopentenyladenine, that are considered to be highly active cytokinins, was extensively studied, the metabolism of minor cytokinins as cis zeatin, dihydrozeatin and aromatic cytokinins is largely neglected. Here we used maize developing seed as model to study interconversions of cytokinins, mainly zeatins. Instead of zeatin reductase, we have detected novel enzymatic activity converting trans zeatin to 6 (3 methylpyrrol 1 yl)purine. The enzyme was not identified due to its instability. On the other hand, we have identified the causative enzyme of zeatin cis trans isomerization as nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase. Activity of the enzyme was confirmed; it prefers FAD and other dinucleotides as substrates. We proposed several functions for the enzyme in planta. Further, two novel hypotheses concerning cytokinin metabolism and physiology are presented. The first explains prevalence of cis zeatin, a purportedly inactive cytokinin, in certain species. The second one proposes a two speed cytokinin system.

Abstract:

Cytokininy jsou rostlinné hormony, deriváty adeninu s postranním řetězcem v N6 poloze. Ovlivňují mnoho fyziologických procesů. Zatímco metabolismus trans zeatinu a isopentenyladeninu, které jsou považovány za vysoce aktivní cytokininy, byl extenzivně studován, metabolismus dalších, jako cis zeatin, dihydrozeatin, či aromatické cytokininy je opomíjen. V této práci jsme použili jako model pro studium metabolických přeměn cytokininů, hlavně zeatinů, vyvíjející se kukuřičné zrno. Místo zeatin reduktasy jsme však zjistili novou enzymatickou aktivitu přeměňující trans zeatin na 6 (3 methylpyrrol 1 yl)purin. Enzym se však nepodařilo identifikovat kvůli jeho nestabilitě. Zato se nám podařilo identifikovat enzym odpovědný za cis trans isomeraci zeatinů jako nukleotidpyrofosfatasu/fosfodiesterasu. Potvrdili jsme jeho aktivitu; za substráty preferuje FAD a jiné dinukleotidy. Navrhli jsme několik jeho funkcí in planta. Dále jsme navrhli dvě nové hypotézy týkající se metabolismu a fyziologie cytokininů. První vysvětluje převahu údajně neaktivního cis zeatinu v některých rostlinách. Druhá navrhuje dvourychlostní cytokininový systém.

Keywords

anticytokininy, cis zeatin, cytokininy, enzymologie, flaviny, isomerace, kukuřice, metabolismus, nukleotidpyro-fosfatasa/fosfodiesterasa, semena, vývoj semene, zeatin cistrans isomerasa, zeatiny

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 10. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Mgr. Petr Galuszka, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie