Vliv epigenetických změn na vybrané fytohormony a transkripty zahrnuté v imunitní reakci rostlin

Bc. Lukáš Mazur

Bachelor's thesis

The role of epigenetic changes on levels of selected phytohormones and transcripts in plant immune response

Abstract:

Rostliny jsou každodenně nuceny čelit množství biotického i abiotického stresu, se kterým se během evoluce musely naučit vypořádávat a vyvinout si spe-cifické obranné mechanismy. Důležitou kategorií reakcí rostlin jsou interakce s patogenními bakteriemi, houbami, oomycetami nebo viry. Součástí těchto inter-akcí je imunita vyvolaná mikrobiálními vzory (MTI), efektory (ETI), nebo systémo-vě navozená rezistence (SAR) fungující na principu posílení imunity, tzv. “priming efektu“, kterého se účastní i beta-aminomáselná kyselina. Důležitými faktory, které mohou hrát roli v obranných drahách, jsou i epigenetické mechanismy, jako je metylace DNA nebo histonové modifikace. Mutantní linie rostliny Arabidopsis tha-liana ddm1 a ibm1 můžeme považovat za epigeneticky velmi rozdílné jedince. Linie ddm1 se vyznačuje globální hypometylací, naopak linii ibm1 můžeme považovat za převážně hypermetylovanou, což způsobuje rozdíly v obranných mechanismech obou linií. V této práci se zabýváme vlivem epigenetických mechanismů, kyseliny beta-aminomáselné (BABA) a jejich vzájemného působení na transkripty genů SOBIR1, WRKY33, RBOHD, JAZ1, SARD1 a SGT1B účastnících se obranných drah u linií A. tha-liana Col-0, ddm1 a ibm1. Z porovnání hladin transkriptů vybraných genů u linií Col-0, ddm1 a ibm1, bylo zjištěno, že u linie ddm1 došlo k největšímu snížení regu-lace exprese, zatímco u linie ibm1 byla snížená regulace pouze u dvou genů a zby-tek zůstal beze změny. Dále byla stanovována změna hladin transkriptů vybraných genů po přidání 0,5mM BABA k jednotlivým liniím. Změna hladin transkriptů byla pozorována pouze u mutantních linií ddm1 a ibm1, kde však u většiny genů rovněž nedošlo k významné změně. Výjimku tvořil gen JAZ1 u linie ddm1 vykazující zvýše-nou regulaci a geny SOBIR1 a RBOHD u linie ibm1 vykazující naopak sníženou re-gulaci.

Abstract:

On a daily basis, plants are forced to face a number of biotic and abiotic stresses, which they had to learn to deal with and develop specific defense mech-anisms during evolution. Interactions with pathogenic bacteria, fungi, oomycetes or viruses are an important category of plant responses. Part of these interactions is immunity induced by microbial patterns (MTI), effectors (ETI), or systemically induced resistance (SAR) operating on the principle of strengthening immunity, the so-called "priming effect", in which beta-aminobutyric acid also participates. Epigenetic mechanisms, such as DNA methylation or histone modifications, are also important factors that may play a role in defense pathways. The mutant lines of Arabidopsis thaliana ddm1 and ibm1 can be considered as epigenetically very different individuals. The ddm1 line is characterized by global hypomethylation, while the ibm1 line can be considered predominantly hypermethylated, which causes differences in the defense mechanisms of both lines. In this work we deal with the influence of epigenetic mechanisms, beta-aminobutyric acid (BABA) and their interaction on the transcripts of genes SOBIR1, WRKY33, RBOHD, JAZ1, SARD1 and SGT1B involved in the defense path-ways of the lines A. thaliana Col-0, ddm1 and ibm1 . By comparing the transcript levels of selected genes in the Col-0, ddm1 and ibm1 lines, it was found that the ddm1 line showed the largest decrease in expression regulation, while the ibm1 line showed reduced regulation in only two genes and the rest remained un-changed. Furthermore, the change in the transcript levels of selected genes after the addition of 0.5 mM BABA to individual lines was determined. A change in tran-script levels was observed only in the ddm1 and ibm1 mutant lines, but there was also no significant change in most genes. Exceptions were the JAZ1 gene in the ddm1 line showing increased regulation and the SOBIR1 and RBOHD genes in the ibm1 line showing decreased regulation.

Keywords

DDM1, IBM1, BABA, epigenetika, rostlinná imunita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 7. 9. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martina Zapletalová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry