Vizualizace elektrických signálů v rostlinách pomocí transgenní rostliny Arabidopsis thaliana s apoaequorinem

Lucie ŠEVČÍKOVÁ

Bachelor's thesis

Visualization of electrical signals in plants using transgenic plant Arabidopsis thaliana with apoaequorin

Abstract:

Rostliny jsou neustále vystavovány environmentálním stresorům, mezi které patří například sucho, patogeny či mechanické poškození. V průběhu evoluce si proto vytvořily obranný mechanismus zprostředkovaný rostlinnými hormony jasmonáty. Ty jsou mimo jiné díky šíření elektrických a Ca2+ signálů schopné systémové akumulace v distálních částech rostliny a připravují ji na nadcházející hrozbu. Šíření systémového elektrického signálu v rostlinách je umožněno existencí receptorů podobných glutamátovým receptorům, které vykazují strukturní homologii se savčími glutamátovými receptory. Intravenózní anestetikum ketamin je nekompetitivní antagonista živočišných ionotropních glutamátových receptorů. Cílem této bakalářské práce bylo vizualizovat šíření elektrických a Ca2+ signálů a následně zjistit, zda ketamin ovlivňuje šíření těchto signálů v huseníčku rolním (Arabidopsis thaliana). Byl měřen povrchový elektrický potenciál, pomocí transgenních rostlin byla vizualizována luminiscence aequorinu a byla měřena exprese jasmonát-responzivních genů v odpovědi na tepelné poranění. Výsledky ukázaly, že ketamin neinhibuje systémové šíření elektrických a Ca2+ signálů v Arabidopsis thaliana, avšak dokáže modifikovat jejich charakteristiku. Naopak, sám působí jako stresor a aktivuje expresi jasmonát-responzivních genů.

Abstract:

Plants are constantly exposed to environmental stressors that include for example drought, pathogens or mechanical damage. In the course of evolution plants have developed a defence mechanism mediated by the plant hormones jasmonates. Due to electrical and Ca2+ signal propagations, jasmonates can accumulate systematically in distal parts of the plant and prepare it for the upcoming threat. Systemic electrical signal propagation in plants is possible due to the existence of glutamate-like receptors, that show structural homology to mammalian ionotropic glutamate receptors. The intravenous anaesthetic ketamine is a non-competitive antagonist of animal glutamate receptors. The aim of this bachelor's thesis was visualization of electrical and Ca2+ signal propagation and subsequently find out whether ketamine affects propagation of these signals in the thale cress plant (Arabidopsis thaliana). The surface electric potential was measured, the luminiscence of aequorin in transgenic plants was visualized, and the expression of jasmonate-responsive genes was measured in response to heat wounding. The results showed that ketamine does not inhibit the systemic propagation of electrical and Ca2+ signals in Arabidopsis thaliana but modified their characteristics. On the other hand, it itself acts as stress factor which triggered expression of jasmonate-responsive genes.

Keywords

Arabidopsis thaliana, elektrické signály, jasmonáty, ketamin, vápníková signalizace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Andrej Pavlovič, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology