Interakce teploty a hormonů v růstu Arabidopsis thaliana

Kristýna Andrýsková

Bachelor's thesis

Interaction of temperature and hormones in the growth of Arabidopsis thaliana

Anotácia:

Abstrakt Z důvodu globálního oteplování jsou rostliny častěji a delší dobu vystaveny vyšším teplotám, což způsobuje teplotní stres a ovlivňuje růst a morfologii rostlin. Mezi nejčastější reakce na vysokou teplotu se řadí prodlužování podděložního článku, hyponastie listů nebo prodlužování řapíků listů. Všechny tyto projevy se souhrnně označují jako termomorfogeneze a jejím klíčovým hráčem je transkripční faktor in-teragující s fytochromem PIF4. Je to hlavní regulátor termomorfogeneze prostřednic-tvím, kterého dochází k aktivaci genu YUCCA8 a následné biosyntéze auxinu, jenž prodlužuje podděložní článek. Tato práce se zabývá vlivem hormonů cytokininů na růst podděložního článku u Arabidopsis thaliana při standardní (20 °C) a zvýšené (29 °C) teplotě. Zvýšená teplota měla pozitivní vliv na růst podděložního článku kontrol-ních rostlin i transgenních linií s ektopickou expresí genu PIF4. Vliv aplikace 10µM trans-zeatinu byl však závislý na teplotě. Při nízké teplotě měly cytokininy pozitivní vliv na růst podděložního článku kontrolních rostlin, ale neměly signifikantní vliv u transgenních linií, které měly již za standardní teploty podděložní článek prodlouže-ný. Naopak při vyšší teplotě měly cytokininy pouze inhibiční vliv. Automatická analý-za přítomnosti proteinu PIF4 pomocí GFP prokázala, že je jeho hladina v rámci pod-děložního článku nerovnoměrná se zvětšující se abundancí ve směru od kořene k dělohám. Konfokální mikroskopie potvrdila, že účinek cytokininů při působení vyšší teploty není způsoben redukcí hladiny proteinu PIF4.

Abstract:

Abstract Due to global warming, plants are exposed to higher temperatures more often and for longer time periods. Exceeding the temperature optimum causes heat stress and affects plant growth and morphology. The most common plant reactions to high temperature are elongation of the hypocotyl, leaf hyponasty, or elongation of leaf petioles. All these morphological changes are collectively referred to as thermo-morphogenesis. The key modulator of this process is the transcription factor phy-tochrome-interacting factor PIF4. It is the main regulator of thermomorphogenesis through which the YUCCA8 gene is activated. YUCCA8 is a biosynthetic enzyme in auxin metabolism that induces auxin accumulation and activates cell elongation. The experimental part was focused on the influence of cytokinin hormones on the growth of the hypocotyl in Arabidopsis thaliana at standard (20 °C) and elevated (29 °C) temperatures. The increased temperature had a positive effect on the growth of the hypocotyl of control plants as well as transgenic lines with ectopic expression of the PIF4 gene. The effect of the application of 10µM trans-zeatin was temperature dependent. At standard temperature, cytokinins had a positive effect on the growth of the hypocotyl of control plants but did not have a significant effect in transgenic lines. However, transgenic lines had elongated hypocotyls compared to wild-type plants at standard temperature. Conversely, at a higher temperature, cytokinins only had an inhibitory effect. Automatic analysis of the abundance of the PIF4 pro-tein using GFP showed that its level within the hypocotyl is uneven with increasing abundance in the direction from the root to the cotyledons. Confocal microscopy confirmed that the inhibitory effect of cytokinins on hypocotyl elongation at higher temperatures is not due to a decrease in the PIF4 protein level.

Kľúčové slová

auxiny, brassinosteroidy, cytokininy, gibereliny, PIF4, termomorfogeneze

Keywords

auxins, brassinosteroids, cytokinins, gibberellins, PIF4, thermomorphogenesis

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 6. 2023
• Vedúci: Mgr. Jan Novák, Ph.D.
• Oponent: Jan Zouhar, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Bachelor programme:
Molecular Biology and Biotechnology