Změny v metabolomu rostlin po aplikaci beta-aminomáselné kyseliny

Bc. Adam Janotík

Bachelor's thesis

Changes in plants metabolome after beta-aminobutyric acid aplication

Abstract:

Because of the problem related to inability of plants to move into more favourable locations, they have to face various stresses represented by both, biotic and abiotic. Therefore, plants have developed various mechanisms for their own defence. This increased defence response can be triggered by various xenobiotic chemicals, such as beta-aminobutyric acid (BABA), which triggers resistance in various plant species. Moreover, in spite of pathogen and plant species, resistance of plants also depends on the way of concrete application and concentration of BABA.The main objective of the Bachelor thesis was to observe to which extent the resistance of the plants is influenced by application of BABA, competition between BABA and aspartate for binding site of the enzyme aspartate-tRNA synthetase (AspRS), and also to study changes in plant´s metabolome after application of BABA. Tomato cultivar Micro-Tom was used as the model plant and Pseudomonas syringae pv. Tomato was used as the model pathogen. After application of BABA acid through petiole of detached leaves, there was proved increased resistance of tomato plants as well as several changes in transcriptome of tomato plants. After application of BABA together with Asp, the resistance was lower in comparison to BABA which could suggest potential competition about the binding site of the enzyme AspRS. Results that have been proven through analysis of induced resistance correspond with results from analysis of expression of the tomato´s defensive genes after the application of BABA and Asp. There were no radical changes in the concentration of amino acids after the application of BABA. Surprisingly, from the observations of the sample 5 mM BABA with 5 mM Asp, there have been noticed only the radical increase of Gln, but not Asp itself, which did not show any competition of BABA and Asp for binding site of the AspRS enzyme. From the observations, decrease of the BABA-IR together with Asp is therefore related to increasing of the concentration of glutamine which had negative effect on the BABA-IR of the plants.

Abstract:

Z důvodu neschopnosti přesunu na výhodnější stanoviště musí rostliny odolávat celé řadě biotických a abiotických stresů. Proto si rostliny vyvinuly různé mechanismy obranných odpovědí. Zvýšená obranná odpověď může být indukována různými xenobiotickými chemikáliemi. Jednou z nich je beta-aminomáselná kyselina (BABA), která indukuje rezistenci u více druhů rostlin. Kromě druhu rostliny a patogenu závisí míra BABA indukované rezistence (BABA-IR) na způsobu aplikace nebo její koncentraci. V této bakalářské práci byla sledována míra rezistence vyvolané BABA, kompetice BABA a aminokyseliny aspartátu o vazebné místo enzýmu aspartyl-tRNA syntetázy (AspRS) a změny v metabolomu rostlin po aplikaci beta-aminomáselné kyseliny. Jako modelová rostlina byl použit kultivar rajčete Mikro-Tom a modelový patogen Pseudomonas syringae pv. Tomato. Po nasátí BABA cévními svazky petiol listů byla prokázána zvýšená rezistence rostlin rajčete a změny v rostlinném transkriptomu. Po aplikaci BABA spolu s Asp byla rezistence v porovnání se vzorkem BABA nižší, na základě čeho je možné předpokládat kompetici o vazebné místo enzymu AspRS. Výsledky analýzy indukce rezistence korelovali s výsledky analýzy exprese obranných genů rajčete po aplikaci BABA a Asp. Po aplikaci BABA sa významně neměnila koncetrace aminokyselin. Překvapivě u vzorku 5 mM BABA s 5 mM Asp byl pozorován výrazný nárůst Gln a ne samotného Asp, což neprokázalo předpokládanou kompetici BABA a Asp o vazebné místo enzymu AspRS. Pozorované snížení BABA-IR přídavkem Asp tedy spíše souvisí se vzrůstající koncentrací glutaminu, u kterého již byl prokázán negativní účinek na BABA-IR u rostlin.

Keywords

beta-aminomáselná kyselina, Pseudomonas syringae, rajče Micro-Tom, rezistence rostlin, beta-aminobutyric acid, tomato Micro-Tom, resistance of plants

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2018
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
• Reader: Mgr. Kateřina Dadáková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry