Fenotypová analýza transgenních linií vojtěšky (Medicago sativa) exprimujících markery cytoskeletu v interakci s Rhizobium

Bc. Lucie ADAMCZYKOVÁ

Master's thesis

Phenotypic analysis of alfalfa (Medicago sativa) transgenic lines expressing cytoskeletal markers in interactions with Rhizobium

Abstract:

Nedostatek rostlinami využitelného dusíku v půdě je velký limitující faktor, který silně ovlivňuje schopnost fotosyntézy a normálního metabolismu. Rostliny z čeledi bobovitých, do které se řadí i vojtěška setá, si během evoluce vytvořily symbiotický vztah s bakteriemi rodu Rhizobium. Jedná se o mutualistický vztah, kdy rostliny bakteriím poskytují uhlíkaté sloučeniny, které bakterie využívají pro svůj metabolismus. Bakterie zase rostlinám dodávají dusík ve formě, jakou dokážou využít např. při biosyntéze aminokyselin. Na správný průběh symbiózy má vliv rostlinný cytoskelet. Ten je velmi dynamický, umožňuje zatočení kořenového vlásku okolo bakterií a pomáhá při prorůstání infekčního vlákna a uvolňování infekčních kapek s bakteriemi do buněk nodulu. Jedním z cílů této diplomové práce byl in silico design a samotná příprava nových tubulinových markerů metodou molekulárního klonování Golden Gate. Dalším cílem bylo provedení fenotypové analýzy transgenních linií vojtěšky. Byly srovnávány stabilní transgenní linie nesoucí konstrukty 35S::tagRFP:TUA6 (pro mikrotubuly) a 35S::FABD2:GFP (pro aktin) s kontrolní linií RSY. Byl sledován fenotyp kořenového systému a po aplikaci symbiotických bakterií také vývoj nodulů. Posledním cílem mé diplomové práce byla analýza rostlinného cytoskeletu v raných fázích interakce vojtěšky s bakteriemi Sinorhizobium meliloti.

Abstract:

The lack of plant usable nitrogen in the soil is one of the major limiting factor that strongly affects the ability of photosynthesis and normal plant metabolism. Plants belonging to the Fabaceae family, including alfalfa, developed a symbiotic relationship with bacteria of the genus Rhizobium during evolution. Plants provide sugar compounds from photosynthesis that can be used by bacteria in a mutualistic relationship. In exchange bacteria supply plants with fixed nitrogen which can be used for example in the biosynthesis of amino acids. The process of symbiosis is affected by the plant cytoskeleton. It is very dynamic and allows the root hair to curl around bacteria, helps the infectious thread to grow through the root hair and to release infectious droplets with bacteria into cells of the nodule. One goal of this diploma thesis was in silico design and the preparation of new tubulin markers by the method of molecular cloning using Golden Gate method. Next goal was a phenotypic analysis of transgenic alfalfa lines. Lines stably transferred with 35S::tagRFP:TUA6 (tubulin marker) and 35S:: FABD2:GFP (actin marker) constructs were compared with the control line RSY. Phenotypes of root systems and development of nodules were analyzed. The last goal of my diploma thesis was the analysis of the plant cytoskeleton in the early stages of the interaction between alfalfa and bacteria Sinorhizobium meliloti.

Keywords

Fenotypová analýza, Medicago sativa, cytoskelet, symbióza, klonování Golden Gate, markery cytoskeletu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 31. 5. 2021
• Supervisor: Mgr. Olga Šamajová, Dr.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biotechnology and Genetic Engineering / Biotechnology and Genetic Engineering