Vplyv nízkej teploty na expresiu génov metabolizmu a signalizácie cytokinínov u rôznych ekotypov Arabidopsis thaliana

Bc. Michaela Kameniarová

Master's thesis

Vliv nízké teploty na expresi genů metabolismu a signalizace cytokininů u různých ekotypů Arabidopsis thaliana

Abstract:

Změna klimatu vede k neustálému zvyšování frekvence, intenzity a trvání extrémně nízkých teplot. Pro lepší pochopení procesu aklimatizace rostlin na chladné podmínky byl v této práci zkoumán vliv nízkých teplot (7 dní, 4 ° C) na metabolismus a signalizaci fytohormonů cytokininů a také na expresi genů spojených s chladem za různých světelných podmínek a to u různých ekotypů Arabidopsis thaliana . Úloha světla v tomto procesu byla zkoumána také na fyziologické úrovni, při čemž se zjistilo, že souhra světelných signálů je důležitým aspektem při akumulaci antokyanů, které mají významnou funkci v ochraně rostlin vůči oxidativnímu stresu. Působení chladu se také zdá být závislé od světelného spektra. Na základě měření sledujících míru stresu je evidentní, že působení chladu je intenzivnější při spolupůsobení modrého světla. Modré světlo také indukovalo expresi genů chladové signalizace, což může fungovat jako kompenzační mechanismus zvyšující chladovou toleranci rostlin na modrém světle. Kvalita světla neměla vliv na expresi CK genů při chladové aklimatizaci, zatímco nízké teploty působily na jejich expresi negativně.

Abstract:

Climate change leads to a constant increase in the frequency, intensity and duration of extremely low temperatures. In order to better understand the process of cold acclimation in plants, we have studied the effect of low temperatures (7 days, 4 °C) on the expression of the cytokinin metabolism and signaling genes and cold-associated genes under different light conditions in various ecotypes of Arabidopsis thaliana. The role of light in this process has also been investigated at the physiological level, where the interaction of light signals has been found to be an important aspect of the accumulation of anthocyanins, which have a significant role in the protection of the plants against oxidative stress. The effect of low temperature also seems to be dependent on the light spectrum applied during the acclimation period. Analysis of the stress markers and symptoms represented by ion leakage and chlorophyll fluorescence showed that the effect of cold is more significant if plants are acclimated under the blue light. Blue light also induced higher expression of cold signaling genes probably as a compensatory mechanism. Cold had a negative effect on the expression of CK-related genes independently of Arabidopsis accession or applied light during cold acclimation.

Abstract:

Zmena klímy vedie k neustálemu zvyšovaniu frekvencie, intenzity a trvania extrémne nízkych teplôt. Pre lepšie pochopenie procesu aklimatizácie rastlín na chladné podmienky bol v tejto práci skúmaný vplyv nízkych teplôt (7 dní, 4 °C) na metabolizmus a signalizáciu fytohormónov cytokinínov a tiež na expresiu génov spojených s chladom za rôznych svetelných podmienok a to u rôznych ekotypov Arabidopsis thaliana. Úloha svetla v tomto procese bola skúmaná tiež na fyziologickej úrovni, pri čom sa zistilo, že súhra svetelných signálov je dôležitým aspektom pri akumulácií antokyanov, ktoré majú významnú funkciu v ochrane rastlín voči oxidatívnemu stresu. Pôsobenie chladu sa tiež zdá byť závislé od svetelného spektra. Na základe meraní sledujúcich mieru stresu je evidentné, že pôsobenie chladu je intenzívnejšie pri spolupôsobení modrého svetla. Modré svetlo tiež indukovalo expresiu génov chladovej signalizácie, čo môže fungovať ako kompenzačný mechanizmus zvyšujúci chladovú toleranciu rastlín na modrom svetle. Kvalita svetla nemala vplyv na expresiu CK génov pri chladovej aklimatizácií, zatiaľ čo nízke teploty pôsobili na ich expresiu negatívne.

Keywords

chlad, Arabidopsis, cytokininy, kvalita světla, modré světlo

Keywords

blue light, cold, Arabidopsis, cytokinins, light quality

Keywords

Arabidopsis, modré svetlo, chlad, cytokiníny, kvalita svetla

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jan Novák, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Plant Production / Plant Biotechnology