Úloha E3 ubiquitin ligázy COP1 v bórem regulovaném růstu hypokotylu u Arabidopsis thaliana (L.) Heynh

Bc. Petra HLOUŠKOVÁ

Master's thesis

Role of E3 ubiquitin ligase COP1 in boron-regulated hypocotyl elongation in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.

Abstract:

The aim of the diploma thesis was to examine the role of E3 ubiquitin ligase COP1, photomorphogenesis-promoting factors LAF1, HFR1 and photoreceptor ZTL1 in the boron, light and auxin signaling pathway controlling the hypocotyl elongation in Arabidopsis thaliana. Using in vitro analysis of hypocotyl growth in mutants of interest, several responses were observed with respect to different light, boron and auxin conditions. In either tested light conditions, heterozygous mutant cop1-5 showed the reduced response to boron in the hypocotyl growth stimulation in comparison with corresponding WT. Following RT-PCR analysis of this mutant, compared to WT, revealed BL- or RL-specific higher expression of genes for boron transporters BOR1 and NIP5;1 at lower boron concentration. But at high B levels, the expression of both genes was much decreased. Distinct from WT, in BL or RL, double mutant HFR1RNAilaf1 also showed a weak stimulatory effect on B-induced hypocotyl growth. However, single mutation of LAF1 or HFR1 caused B-regulated hypocotyl lengthening similar to WTs. The hypocotyl sensitivity to stimulatory effect of boron was increased in mutant ztl1 under RL. These results indicate that all COP1, LAF1, HFR1 and ZTL1 are somehow involved in boron-regulated hypocotyl elongation. Furthermore, the boron effect on hypocotyl inhibition mediated by exogenous auxin was studied in mutants of COP1 gene. In BL and RL, in comparison with WT, the recessive mutant showed stimulatory effect of auxin on hypocotyl growth, and the hypocotyl growth stimulation increased with the increasing boron concentration, especially in BL. However, the heterozygous mutant inhibited the auxin-induced hypocotyl elongation to the similar level of WT. On the other hand, boron effect on auxin-mediated hypocotyl inhibition was not observed in mutant laf1. The data predict that COP1 could participate on the auxin-regulated inhibition of hypocotyl elongation and LAF1 could mediate the reducing effect of boron on hypocotyl sensitivity to exogenous auxin.

Abstract:

Cílem diplomové práce bylo objasnit úlohu E3 ubiquitin ligázy COP1, transkripčních faktorů fotomorfogeneze LAF1 a HFR1 a fotoreceptoru ZTL1 v signálních drahách boru, světla a auxinu řídících prodlužování hypokotylu u Arabidopsis thaliana. Pomocí experimentů v podmínkách in vitro bylo odhaleno několik reakcí hypokotylu u příslušných mutantů s ohledem na různé světelné podmínky a různé koncentrace bóru a auxinu. Ve srovnání s kontrolní rostlinou vykazoval heterozygotní mutant cop1-5 na každém testovaném světle sníženou citlivost k bórem indukované stimulaci hypokotylu. Následná RT-PCR odhalila u téhož mutanta na nižších koncentracích bóru na modrém a červeném světle zvýšenou expresi genů kódujících transportéry bóru BOR1 a NIP5;1. Avšak při vyšších koncentracích bóru byla exprese obou transportérů mnohem nižší. Slabý stimulační účinek bóru na prodlužování hypokotylu byl ve srovnání s kontrolní rostlinou zaznamenán také na modrém i červeném světle u double mutanta HFR1RNAilaf. Nicméně, jak u mutanta laf1, tak i u mutanta hfr1 bylo prodlužování hypokotylu indukované bórem srovnatelné s kontrolou. Naopak zvýšená citlivost hypokotylu k stimulačnímu účinku bóru byla pozorována u mutanta ztl1 na červeném světle. Výsledky naznačují, že COP1, LAF1, HFR1 i ZTL1 jsou nějakým způsobem zapojené do bórem regulovaného prodlužování hypokotylu. Dále byl studován vliv bóru na inhibici prodlužování hypokotylu zprostředkovanou exogenním auxinem u mutantů v genu COP1. Na modrém i červeném světle ve srovnání s kontrolou vykazoval recesivní mutant auxinem indukovanou stimulaci prodlužování hypokotylu, zároveň se tato stimulace zvyšovala se zvyšující se koncentrací bóru, zejména na modrém světle. U heterozygotního mutanta byl však inhibiční efekt auxinu na prodlužování hypokotylu srovnatelný s kontrolou. Na druhou stranu, vliv bóru na auxinem zprostředkovanou inhibici hypokotylu nebyl pozorován u mutanta laf1. Data naznačují, že by se COP1 mohl podílet na auxinem-regulovaném prodlužování hypokotylu a LAF1 by mohl zprostředkovávat bórem sníženou citlivost hypokotylu k exogennímu auxinu.

Keywords

růst hypokotylu, COP1, bór, auxin, světlo

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2013

Accessible from:: 6. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2013
• Supervisor: Doc. RNDr. Martin Fellner, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology