Hodnocení exprese genů spojených s abiotickým stresem suchem a akumulace odpovídajících proteinů, mapování potenciálních regulačních oblastí u rostlin

Mgr. Kristýna KUNDRÁTOVÁ

Doctoral thesis

Evaluation of gene expression associated with abiotic drought stress and accumulation of corresponding proteins, mapping potential regulatory regions in plants

Abstract:

This doctoral thesis explores the molecular, proteomic, and regulatory mechanisms helping drought resistance in opium poppy (Papaver somniferum). The study investigates the expression of drought-responsive genes, the accumulation of corresponding proteins, and the mapping of potential regulatory regions in the plant genome, focusing on the role of G-quadruplex structures. Drought stress significantly impacts plant physiology and metabolism, leading to the activation of various adaptive mechanisms. Key gene families such as DREB/CBF, MYB, NAC, bZIP, and WRKY are crucial in regulating these responses. The research identified several specific genes and proteins, such as aquaporins, DREB1A, E3 ubiquitin-protein ligases, LEA proteins, HSPs, chlorophyll a-b binding proteins (LHCB), and peroxidase, which were differentially expressed in opium poppy under drought conditions. These genes potentially regulate the plant's adaptive responses and enhance its resilience to water scarcity. The research employs advanced methodologies, including next-generation sequencing, and differential gene and protein expression analysis, to elucidate these mechanisms. This thesis contributes to a deeper understanding of plant resilience to abiotic stress, offering insights that could enhance the development of drought-tolerant crops. The findings aim to support sustainable agriculture and improve the resistance of crops during adverse climate variability.

Abstract:

Tato disertační práce se věnuje podrobnému zkoumání molekulárních, proteomických a regulačních mechanismů, které přispívají k odolnosti vůči suchu u máku setého (Papaver somniferum). Studie se zabývá expresí genů, jež reagují na stres ze sucha, akumulací odpovídajících proteinů a mapováním potenciálních regulačních oblastí v genomu rostliny, přičemž se zvláštní pozornost věnuje roli struktur G-kvadruplexu. Sucho má výrazný vliv na fyziologii a metabolismus rostlin, což vede k aktivaci různých adaptačních mechanismů. Klíčové genové rodiny jako DREB/CBF, MYB, NAC, bZIP a WRKY hrají zásadní roli v regulaci těchto reakcí. Během výzkumu bylo identifikováno několik specifických genů a proteinů, které vykazují odlišnou expresi v podmínkách sucha, například aquaporiny, DREB1A, E3 ubikvitin-protein ligázy, LEA proteiny, HSP, chlorofyl a-b vazebné proteiny (LHCB) a peroxidázy. Tyto geny a proteiny mohou potenciálně regulovat adaptivní reakce rostliny a zvyšovat její odolnost vůči nedostatku vody. K objasnění těchto mechanismů výzkum využívá pokročilé metodologie, včetně sekvenování nové generace a diferenciální analýzy genové a proteinové exprese. Tato práce tak přispívá k hlubšímu porozumění mechanismů odolnosti rostlin vůči abiotickému stresu a poskytuje cenné poznatky, které by mohly podpořit vývoj plodin odolných vůči suchu. Zjištění této disertační práce přispívá k podpoře udržitelného zemědělství a zlepšení odolnosti plodin vůči nepříznivým klimatickým změnám. Získané poznatky mohou přispět k vývoji inovativních strategií pro zajištění potravinové bezpečnosti v podmínkách měnícího se klimatu.

Keywords

Stres ze sucha, Papaver somniferum, G-kvadruplex, reakce na abiotický stres, genová exprese, proteomika

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 8. 2024

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. RNDr. Petr Pečinka, Ph.D., doc. RNDr. Petr Pečinka, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Biology / Biology