Úloha aminoaldehyddehydrogenasy a reaktivních forem kyslíku u hrachu setého při působení abiotického stresu

Anna MOKRYŠOVÁ

Bakalářská práce

The role of aminoaldehyde dehydrogenase and reactive oxygen species in pea under abiotic stress

Anotace:

Rostliny si vyvinuly účinné obranné mechanismy v reakci na abiotické a biotické stresové faktory. Polyaminy (PA) hrají v důležitou roli jednak ve fyziologických rostlinných procesech, jednak v obraně proti nepříznivým podmínkám. V rámci katabolismu PA je důležitá aktivita aminoaldehyddehydrogenasy (AMADH), která katalyzuje přeměnu toxických aminoaldehydů na biogenní aminokyseliny. Reaktivní formy kyslíku (ROS) působí při nízké koncentraci jako důležité signální molekuly, avšak v nadbytku mohou poškozovat buněčné membrány a makromolekuly. Na ochraně buněk před oxidačním stresem se podílí řada enzymatických i neenzymatických antioxidantů. Cílem této bakalářské práce bylo zjistit vliv kadmia (Cd) na vybrané parametry metabolismu PA a ROS u dvou kultivarů hrachu setého P. sativum cv. Twinset a Kudrnáč. Byla provedena histochemická detekce peroxidasy (POX) a AMADH v pletivech, dále spektrofotometrické stanovení celkové antioxidační kapacity (TAC), koncentrace flavonoidů, lipidové peroxidace a enzymové aktivity POX, AMADH a askorbátperoxidasy (APX). Isoformy APX byly detekovány imunochemicky v kořenech a nadzemních částech hrachu setého. Histochemicky byla úspěšně lokalizována POX a AMADH v nadzemních částech a kořenech obou kultivarů hrachu setého. Byl detekován nárůst TAC u rostlin pěstovaných za přítomnosti Cd, avšak kontrolní hladina TAC byla vyšší v kořenech i nadzemních částech P. sativum cv. Twinset. Koncentrace flavonoidů byla výrazně vyšší v nadzemních částech rostlin u obou odrůd. Výraznější změny v hladině MDA byly pozorovány u méně rezistentní odrůdy Kudrnáč, zatímco u odrůdy Twinset nebyly pozorovány významné změny obsahu MDA v závislosti na různé koncentraci Cd. U obou odrůd byl zjištěn výrazný pokles aktivity AMADH při působení Cd, a to jak v kořenech, tak v nadzemních částech. Imunochemickou detekcí bylo v nadzemních částech zjištěno větší zastoupení cytosolární isoformy APX, zatímco v kořenech peroxizomální APX.

Abstract:

Plants have developed effective defence mechanisms in response to abiotic and biotic stress factors. Polyamines (PA) play an important role in both plant physiological processes and defence against adverse conditions. Important in PA catabolism is the activity of aminoaldehyde dehydrogenase (AMADH), which catalyzes the conversion of toxic aminoaldehydes into biogenic amino acids. Reactive oxygen species (ROS) act as important signalling molecules at low concentrations but can damage cell membranes and macromolecules in excess. A number of enzymatic and non-enzymatic antioxidants are involved in protecting cells from oxidative stress. The aim of this bachelor thesis was to investigate the effect of cadmium (Cd) on selected parameters of PA and ROS metabolism in two cultivars of P. sativum cv. Twinset and Kudrnáč. Histochemical detection of peroxidase (POX) and AMADH in the weeds, as well as spectrophotometric determination of total antioxidant capacity (TAC), flavonoid concentration, lipid peroxidation and enzyme activities of POX, AMADH and ascorbate peroxidase (APX) were performed. APX isoforms were detected immunochemically in roots and stems of pea. Using enzyme histochemistry, POX and AMADH were successfully localised in stems and roots of both pea cultivars. An increase in TAC was detected in plants grown in the presence of Cd, but TAC levels in control plants were higher in roots and stems of P. sativum cv. Twinset. The concentration of flavonoids was significantly higher in the stems of plants in both cultivars. More pronounced changes in MDA levels were observed in the less resistant cultivar Kudrnáč, while no large variations in MDA content were observed in the cultivar Twinset depending on the different Cd concentrations. In both cultivars, a significant decrease in AMADH activity was observed upon Cd treatment, both in roots and stems. Immunochemical detection revealed a predominance of cytosolic APX in the stems, whereas peroxisomal APX was found in the roots.

Klíčová slova

Pisum sativum, polyaminy, reaktivní formy kyslíku, těžké kovy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Tereza Jedelská, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie