Fenotypová a biochemická analýza mpk3-1 mutanta huseníčku rolního v různých podmínkách osvětlení kořenů

Nikola NOGOLOVÁ

Bachelor's thesis

Phenotypic and biochemical analysis of Arabidopsis thaliana mpk3-1 in different regimes of root illumination

Abstract:

Mitogen aktivované protein kinázy (MAPK), jsou proteiny, sloužící k přenosu signálu z vnějšího prostředí. MPK3 je součástí MAPK kaskády, která je indukována v odpovědi na biotický i abiotický stres. V současnosti se věnuje pozornost studiu vnímání světla kořeny. Zjišťovali jsme, jestli může mít MPK3 roli v této signalizaci. Využili jsme fenotypopvé analýzy kořene Col-0 a mpk3-1 huseníčku rolního ve dvou podmínkách osvětlení. Poněvadž má MPK3 důležitou roli v signalizaci během oxidativního stresu, zjišťovali jsme, jestli tyto podmínky osvětlení ovlivní antioxidační obranu. Pozorovali jsme fenotypové rozdíly kořenů huseníčku. mpk3-1 mají kratší primární kořeny než Col-0 v obou kultivačních podmínkách. Zastínění kořenů má vliv na prodlužování primárního kořene. Inhibice růstu vyvolaná osvětlením kořenů byla větší u Col-0 než mpk3-1. Také jsme vyhodnocovali počet postranních kořenů - mpk3-1 mají méně postranních kořenů než Col-0. Celková aktivita superoxiddisnutasy SOD je závislá na světelných podmínkách. SOD má v huseníčku s osvětlenými kořeny vyšší aktivitu. mpk3-1 vykazuje vyšší aktivitu SOD než Col-0, při kultivaci se zastíněnými kořeny. Rozdíly v aktivite katalázy mezi Col-0 a mpk3-1, a také v různých kultivačních podmínkách byly zanedbatelné. Osvětlení kořenů má vliv na fenotyp i aktivitu SOD. MPK3 přispívá k odpovědi rostlin na osvětlení kořenů.

Abstract:

Mitogen activated protein kinases (MAPK) are proteins which transduce signal generated in the outside environment. MPK3 is part of the MAPK cascade which is induced in response to the biotic and abiotic stresses. This bachelor thesis focuses on perception of light by Arabidopsis roots. We aimed to investigate, whether MPK3 can play a role in this signalisation. We performed a root phenotypic analysis of Arabidopsis thaliana wild type (Col-0) as well as mpk3-1 TDNA mutants which were either fully illuminated or cultivated with shadowed roots. Since MPK3 plays an important role in signalisation during oxidative stress, we attempted to examine the effects of MPK3 defficiency on antioxidant defense in the two differentcultivation systems. We have observed phenotypical differences in roots. mpk3-1 mutant has shorter primary roots compared to Col-0 in both cultivation conditions. Shadowed roots showed longer primary roots compared to illuminated roots in both lines. Inhibition of the primary roots growth caused by illumination was larger in Col-0 compared to mpk3-1. We have also analysed the number of lateral roots mpk3-1 have less lateral roots compared to Col-0. Overall activity of the superoxide dismutase (SOD) is dependent on root illumination conditions. SOD has higher activity plants with illuminated roots. Interestingly, this root illumination-induced SOD activation is MPK3-dependent. On the other hand, we observed only minor differences in catalase activity between Col-0 and mpk3-1. Root illumination did not modified its activity as well. In conclusion, root illumination has an affect on root phenotype and activity of SOD. MPK3 has a regulatory role in light perception by Arabidopsis roots.

Keywords

MPK3, osvětlení kořenů, fenotyp kořene, kataláza, superoxiddismutasa, huseníček rolní, fotoreceptory, fototropin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering