Genové úpravy sinic pro degradaci plastů

Bc. Alžběta Kubíková

Master's thesis

Genetic engineering of cyanobacteria to degrade microplastics

Anotácia:

Moderní doba bojuje se spoustou globálních problémů, jedním z nichž je také plastový odpad. Bylo zkoumáno mnoho druhů mikroorganismů schopných biodegradace mikro-plastů, většinou se však jedná o bakterie. Bakterie mají, na rozdíl od sinic či mikrořas, vyšší efektivitu biodegradace mikroplastů. Tato nevýhoda ovšem dává sinicím a mikrořa-sám potenciál své biodegradační schopnosti zlepšit a genová modifikace je jedním z možných prostředků, jak toho dosáhnout. Vodní mikroorganismy, jako jsou sinice nebo mikrořasy však zůstávají ve studiích opomíjeny. Z toho důvodu byly jako zástupci pro ge-netickou modifikaci synteticky sestavenými geny PETázy a PSázy (serinové hydrolázy) vy-brány sinice, sladkovodní Synechococcus elongatus PCC 7942, Nostoc sp. PCC 7120 (Ana-baena sp.) a mořský Synechococcus sp. PCC 11901. Genetická modifikace proběhla me-todou konjugace a klasické transformace. U sinic Synechococcus elongatus PCC 7942, Nostoc sp. PCC 7120 byla konjugace úspěšná a byla prokázána tvorba exkonjugant na médiu s antibiotiky. Klasická transformace provedená u sinic Nostoc sp. PCC 7120 a Sy-nechococcus sp. PCC 11901 byla negativní. Pro budoucí experimenty je třeba ověřit pří-tomnost plazmidů v exkonjugantech sinic a provést další studie na efektivitu exprese en-zymů, udržení transgenního plazmidu a kultivaci s mikroplasty.

Abstract:

Modern times are struggling with a lot of global problems, one of them is plastic waste. Many types of microorganisms capable of biodegrading microplastics have been investi-gated, but most of them are bacteria. Unlike cyanobacteria or microalgae, bacteria have a higher efficiency of biodegradation of microplastics, but this disadvantage gives these microorganisms the potential to improve their biodegradation ability, and gene modifi-cation is one of the possible means to achieve this. However, marine micro-organisms such as cyanobacteria or microalgae remain neglected in studies. For that reason, the cyanobacteria, freshwater Synechococcus elongatus PCC 7942, Nostoc sp. PCC 7120 (An-abaena sp.) and marine Synechococcus sp. PCC 11901 selected as representatives for genetic modification with synthetically assembled PETase and PSase (serine hydrolase) genes. Genetic modification was carried out by the method of conjugation and classical transformation. In the cyanobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942, Nostoc sp. PCC 7120 conjugation was successful and exconjugant formation was demonstrated on medi-um with antibiotics. The classical transformation performed in the cyanobacteria Nostoc sp. PCC 7120 and Synechococcus sp. PCC 11901 was negative. For future experiments, it is necessary to verify the presence of plasmids in cyanobacterial exconjugants and per-form further studies on the efficiency of enzyme expression, transgenic plasmid mainte-nance and cultivation with microplastic.

Kľúčové slová

mikroplasty, genetická modifikace, environmentální biotechnologie, konjugace, sinice

Keywords

microplastics, genetic modification, cyanobacteria, environmental biotechnology, conjugation

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 8. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 9. 2024
• Vedúci: Ing. Martina Koláčková, Ph.D.
• Oponent: Romana Bačová, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / specializace:
Molecular Biology and Biotechnology / Plant Molecular Biology and Biotechnology