Genetická a hormonální kontrola iniciace a vývoje nodálních kořenů u ječmene (Hordeum vulgare L.)

Bc. Martina JANYŠKOVÁ

Master's thesis

Genetic and hormonal control of crown-root initiation and development in barley (Hordeum vulgare L.)

Abstract:

Vypracovala jsem diplomovou práci na téma "Genetická a hormonální kontrola iniciace a vývoje nodálních kořenů u ječmene (Hordeum vulgare L.)". Ječmen představuje celosvětově 4. nejdůležitější obilninu. Změny životního prostředí, zahrnující periody sucha, způsobují významné ztráty ve výnosech plodin a výrazně tak ovlivňují ekonomiku. Zemědělské plodiny schopné odolat tomuto suchu jsou dnes předmětem výzkumu. Jednou ze strategií jak tohoto cíle dosáhnout je zvětšení a zlepšení architektury kořenového systému zemědělských plodin. Předmětem této práce bylo i) identifikovat a charakterizovat kandidátní geny zapojené v iniciaci a vývoji nodálních kořenů u ječmene a ii) studovat roli fytohormonů zapojených v těchto procesech. V teoretické části své diplomové práce jsem se zabývala popisem architektury kořenového systému rostlin. Podrobněji jsem se zabývala kořenovým systémem jednoděložných rostlin, který je tvořen hlavně nodálními kořeny. Nodální kořeny jsou vytvářeny post-embryonálně a vyrůstají z báze stébla. Dále jsem se věnovala rostlinným hormonům, především auxinům, cytokininům a strigolaktonům, jejich obecným vlastnostem a vlivu na architekturu a vývoj kořenového systému. Poslední oddíl teoretické části jsem věnovala genetickým aspektům architektury kořenového systému jednoděložných, především již známým genům, které by potenciálně mohly mít své ortology v genomu ječmene. V praktické části diplomové práce jsem se věnovala identifikaci a studiu profilu exprese kandidátních genů. Zabývala jsem se rolí auxinu a cytokininů v tomto procesu a studovala jsem také jejich vliv na expresi kandidátních genů. Celkem jsem nalezla 6 genů, které by potenciálně mohly hrát roli při iniciaci a vývoji nodálních kořenů u ječmene. Role auxinu, cytokininů a strigolaktonů během tohoto procesu byla také předmětem této práce.

Abstract:

I worked out a master thesis on the topic "Genetic and hormonal control of crown-root initiaton and development in barley (Hordeum vulgare L.)". Barley is the 4th most important cereal crops worldwide. Environmental changes, characterized by extreme climates including drought periods, induce important losses in term of yield which strongly impacts economie. Delivery of crops which are able to withstand drought is of great interest. One strategy would be to increase and improve the root system of crops. The aims of the work were i) to identify and characterize candidate genes involved in the initiation and development of CRs in barley, and ii) study the role of phytohormones in the process. In the theoretical part of my master thesis I dealt with the description of root system architecture (RSA) of plants. I mostly focused on the root system of monocots which is mainly composed of crown-roots (CRs). CRs are post-embryonically formed and developed from the junction between primary roots and stem. A part of the introduction is focused on plant hormones auxins, cytokinins and strigolactones, their general properties and their involvement in the RSA. In the last chapter of the theoretical part, I compiled informations concerning the genetic aspects of RSA. Among other information, I presented genes known to be involved in RSA in other plant species and with potential orthologs in barley genome. In the practical part of my master thesis I identified candidate genes and studied their expression profiles during crown-root development. How auxins and cytokinins influence the process was also investigated, as well as their effect on the expression of genes potentially involved in the CR initiation and development. Six genes were identified and found to be potentially related during CR initiation and development. The role of auxin, cytokinins and strigolactones was investigated.

Keywords

crown-roots, root architecture, auxins, cytokinins, Hordeum vulgare, barley

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2016

Accessible from:: 2. 5. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Véronique Bergougnoux, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology