Vliv abiotických stresů na hladiny polyaminů a příbuzných látek v rostlinách

Bc. Veronika STŘÍLKOVÁ

Master's thesis

Abiotic stress effect on polyamines and related compounds levels in plants

Abstract:

Polyaminy jsou rozmanitou skupinou alifatických molekul nesoucích různý počet aminoskupin. Vyskytují se ve všech organismech, od mikrobů až po člověka. Tyto látky hrají klíčovou roli v reakcích rostlin na biotický i abiotický stres a slouží také jako stabilizátory makromolekul. Mezi nejrozsáhleji studované polyaminy v rostlinách patří putrescin, spermin a spermidin, přičemž přesné mechanismy jejich působení zůstávají z velké části neznámé. V našem výzkumu jsme se zaměřili na vytvoření spolehlivého postupu pro jejich kvantifikaci v rostlinných tkáních modelového organizmu Arabidopsis thaliana. Zvolili jsme postup, kde extrakce obsahuje minimální počet kroků, po nichž následuje derivatizace polyaminů a detekce pomocí kapalinové chromatografie a tandemové hmotnostní spektrometrie (LC-MS/MS). Tato metoda pak byla použita pro kvantifikaci PA v různě ošetřených rostlinách. Naše výsledky ukazují, že polyaminy lze účinně extrahovat z rostlinného materiálu pomocí jednoduchého postupu a jejich následná derivatizace umožňuje spolehlivou separaci a kvantifikaci pomocí LC-MS/MS. Toto úspěšné profilování osmi vybraných polyaminů představuje krok k odhalení jejich přesných funkcí v rostlinách. Budoucí výzkum v této oblasti je příslibem pro další pochopení mechanismů, které jsou základem účinků polyaminů na růst a vývoj rostlin.

Abstract:

Polyamines are a diverse group of aliphatic molecules carrying different numbers of amino groups. They can be found in all organisms, from microbes to humans. In plants, they play a key role in responses to biotic and abiotic stress and can also serve as stabilizers of macromolecules. Among the most extensively studied polyamines in plants are putrescine, spermine and spermidine, however their exact mechanisms of action remain largely unknown. In our research, we aimed to develop a reliable procedure for their quantification in plant tissues of the model organism Arabidopsis thaliana. We chose a procedure where extraction involves a minimal number of steps followed by polyamine derivatization and detection by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). This method was then used to quantify PAs in variously treated plants. Our results show that polyamines can be efficiently extracted from plant material using this simple procedure, and their subsequent derivatization allows reliable separation and quantification by LC-MS/MS. This successful profiling of eight selected polyamines represents a step towards uncovering their precise functions in plants. Future research in this area holds promise for further understanding the mechanisms underlying the effects of polyamines on plant growth and development.

Keywords

polyaminy, abiotické stresové faktory rostlin, derivatizace, rozvoj metody, HPLC-MS/MS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Michal Karady, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Molecular and Cell Biology / Molecular and Cell Biology