Studium molekulárního mechanismu účinku a biologické aktivity strigolaktonů

Mgr. Adéla HÝLOVÁ

Disertační práce

Study of molecular mechanisms and biological activity of strigolactones

Abstract:

Strigolactones (SLs) have been recently discovered as signalling molecules and plant hormones. Apart from other functions in plants, they are active as germination stimulants for seeds of parasitic weeds, which are noxious pests causing a loss in yield of important crops. The work presented in this thesis includes optimization and implementation of bioassays aimed at germination of parasitic weeds upon application of SLs. A high-throughput bioassay, which is a colorimetric method based on spectrophotometric reading of absorbance, was successfully established. It was subsequently used to test the ability of newly synthesized SL derivatives (so-called SL mimics) to germinate severe parasites Striga hermonthica, Phelipanche ramosa and Orobanche minor. Several hybrid mimics combining structure of SL with an auxin moiety showed bioactivity as high as that of a standard, GR24, i.e. 0.5 nM. Triazolide and resorcinol type SL mimics showed considerable activity in nanomolar concentration, approximately 100-fold lower compared to GR24. In addition, general principle of the colorimetric method was used to develop high-throughput germination bioassay of Arabidopsis thaliana in salt stress conditions. The assay was validated by testing four compounds of natural origin, so-called biostimulants, with a proven effect on plants subjected to stress. It represents a high capacity tool suitable for analysis of many compounds within a single run of an experiment.

Abstract:

Strigolaktony byly nedávno identifikovány jako signální molekuly a rostlinné hormony. Kromě jiných funkcí v rostlinném organismu vykazují aktivitu vůči klíčení semen parazitických rostlin, které jsou závažnými škůdci a způsobují velké ztráty ve výnosu hospodářských plodin. Výzkum prezentovaný v této dizertační práci zahrnuje optimalizaci a zavedení biotestů zaměřených na klíčení parazitů po aplikaci strigolaktonů. Do rutinního používání byl zaveden vysokokapacitní biotest (tzv. high-throughput), který je kolorimetrickou metodou založenou na spektrofotometrickém měření absorbance. Poté byl použit v testování schopnosti nových strigolaktonových derivátů (tzv. mimetik) indukovat klíčení parazitických rostlin Striga hermonthica, Phelipanche ramosa a Orobanche minor. Některá hybridní mimetika mající strukturu složenou částečně ze strigolaktonu a částečně z auxinu, vykazovala značnou bioaktivitu ve stejné koncentraci jako standard GR24, tj. 0,5 nM. Triazolidová a resorcinolová mimetika byla aktivní v nanomolární koncenteaci, v porovnání s GR24 přibližně 100x méně. Obecný princip kolorimetrické metody byl použit k vývoji high-throughput biotestu, zaměřeného na klíčení Arabidopsis thaliana v solném stresu. Biotest byl validován pomocí čtyř látek přírodního původu, tzv. biostimulantů, majících prokázaný účinek na rostliny, které rostou ve stresových podmínkách. Tato metoda představuje vysokokapacitní nástroj vhodný k analýze mnoha látek v jednom experimentu.

Keywords

Strigolakton, SL mimetika, parazitické rostliny, Striga, Phelipanche, Orobanche, klíčení, biotest, biostimulant, Arabidopsis

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Lukáš Spíchal, Ph.D., Mgr. Lukáš Spíchal, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biologie / Botanika