Využití inhibitoru zeaxantin epoxidázy při studiu rychlosti epoxidace pigmentů xantofylového cyklu rostlin

Tereza KONEČNÁ

Bachelor's thesis

Utilization of zeaxanthin epoxidase inhibitor for the study of epoxidation rate in a plant xanthopyll cycle

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá účinností inhibitoru Salicylaldoximu (SA) na enzym zeaxantin epoxidázu (ZE) a následným zhodnocením úspěšnosti aplikace srovnáním míry epoxidace za tmy mezi rostlinami infiltrovanými SA a rostlinami, u kterých nebyla aktivita enzymu ZE ovlivněna tímto inhibitorem. Měření byla prováděna na ječmeni jarním (Hordeum vulgare L., cv. Bonus), smrku ztepilém (Picea Abies L., Karst.) a huseníčku rolním (Arabidopsis thaliana L.). Aplikace SA byla prováděna třemi různými způsoby: samovolnou infiltrací, tlakovou infiltrací s využitím injekční stříkačky a pod tlakem, prostřednictvím vodní vývěvy. Rostlinný materiál byl po aplikaci SA vystavován 20 minut ozáření o intenzitě 1 400 ?mol?m-2?s-1, aby došlo k aktivaci xantofylového cyklu. Pro stanovení míry epoxidace byly vždy dva ze tří vzorků rostlin vloženy na 30 minut do tmy. Míra de-epoxidace pigmentů xantofylového cyklu (DEPS), relativní zastoupení Ax a Zx bylo vyhodnoceno prostřednictvím vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Samovolná infiltrace SA prostřednictvím transpiračního proudu během tmy byla úspěšná pouze u semenáčků smrku ztepilého, díky schopnosti smrku rychle transpirovat, kdežto listy ječmene transpirují výrazně pomaleji, tudíž byla metoda samovolné infiltrace u ječmene nedostatečná. Aplikací SA pomocí injekční stříkačky na listy ječmene bylo dosaženo pozitivních výsledků, nicméně výsledky mohou být zkreslené důsledkem destrukce vnitřní struktury listu, popřípadě tím, že se roztok SA dostal do různých míst listu v různých koncentracích. Vodní vývěva je nejpraktičtější metodou, avšak úspěšných výsledků bylo dosaženo pouze u ječmene a A. thaliana, jelikož listy těchto rostlin dobře rotují v roztoku. V případě smrku, který má nevhodný tvar jehlic pro rotování v roztoku a navíc jsou jehlice smrku potaženy ochranným voskovitým povlakem, skrz který se roztok SA nedostal do nitra jehlic, byla podtlaková infiltrace prostřednictvím vodní vývěvy neúspěšná.

Abstract:

This thesis deals with the effect of the inhibitor Salicylaldoxime (SA) to zeaxanthin epoxidase (ZE) enzyme, and subsequent evaluation of the success rate of application by comparing the epoxidation rate in the dark, between the plants infiltrated by SA, and plants where the ZE enzyme activity was not affected by the inhibitor. Measurements were carried out on spring barley (Hordeum vulgare L. cv. Bonus), Norway spruce (Picea Abies L. Karst.) and Thale cress (Arabidopsis thaliana L.). Application of SA was performed in three different ways: spontaneous infiltration, pressure infiltration using a hypodermic syringe and pressurized by a water pump. After the SA aplication, plant material was exposed for 20 minutes to irradiation with an intensity of 1400 ?mol?m-2?s-1 in order to activate the xanthophyll cycle. To determine the degree of epoxidation two of the three plant samples were placed for 30 minutes in the dark. The rate of de-epoxidation of xanthophyll cycle pigments (DEPS), i. e. relative representation of anteraxanthin (Ax) and zeaxanthin (Zx) was assessed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Spontaneous SA infiltration using the transpiration stream during the darkness was successful only in Norway spruce seedlings, thanks to its ability to quickly transpire, whereas barley leaves transpire much slower, thus the method of spontaneous infiltration of barley was insufficient. Applications of SA via hypodermic syringe to the leaves of barley achieved positive results, but the results may be biased due to the destruction of the inner structure of the leaf, or alternatively, that the solution had varying concentrations in different leaf locations. The water pump is the most convenient method, but the success has been achieved only for barley and A. thaliana, because leaves of these plants rotate well in the solution. In the case of the spruce needles, which have its shape unsuitable for a rotation in the solution, and spruce needles are additionally covered with a protective waxy coating through which the solution is getting into the interior of needles, the vacuum infiltration by water pump was unsuccessful.

Keywords

xantofylový cyklus, violaxantin de ? epoxidáza, zeaxantin epoxidáza, de ? epoxidační stav pigmentů, inhibice, salicylaldoxime

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2015

Accessible from:: 27. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Zuzana Materová

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Physics / Biophysics