Úloha S-nitrosoglutathionreduktasy v obranné reakci rostlin vyvolané působením elicitinů

Martina ŽELEZNÁ

Master's thesis

The role of S-nitrosoglutathione reductase in plant defence responses induced by elicitins

Abstract:

Enzym S-nitrosoglutahionreduktasa (GSNOR) řadící se mezi zinek-dependentní alkohodehydrogenasy třídy III (EC 1.1.1.1), katalyzuje NADH-dependentní redukci S-nitrosoglutathionu (GSNO), který je zásobní a transportní formou oxidu dusnatého. Jelikož je GSNOR zodpovědná za kontrolu intracelulárního množství GSNO in vivo jeví se jako klíčový regulátor rezistence po napadení patogenem. V rámci experimentální části prezentované práce byl studován vliv aplikace vybraných patogenních proteinů (elicitiny - oligandrin, kryptogein X24 a jeho mutantní formy L41F a V84F) na indukci hypersenzitivní reakce související s nekrosou listů a změny specifické aktivity GSNOR. Látky byly aplikovány vždy do pravé poloviny pátého listu Nicotiana tabacum cv. Samsung, změny parametrů byly poté sledovány v obou polovinách listu. Významné změny specifické aktivity spolu s výraznou nekrotickou aktivitou byly zaznamenány po aplikaci kryptogeinu X24 a jeho mutantní formy V84F. Tento trend byl pozorován i v rámci pilotních experimentů detekce změn hladiny GSNOR po aplikaci elicitinů metodou Western blot. Byly stanoveny kinetické vlastnosti GSNOR z N. tabacum cv. Samsung. Dále byl sledován vliv aplikace modulátorů hladiny reaktivních forem dusíku (RNS) (cPTIO, GSNO a inhibitor GSNOR N6022) současně s kryptogeinem X24, ale i bez přítomnosti elicitinu. Studována byla nekrotická odezva v pletivech listů, změny specifické aktivity GSNOR a byly provedeny pilotní experimenty detekce změn hladiny GSNOR metodou Western blot a histochemické detekce aktivity GSNOR. Výraznější zvýšení specifické aktivity GSNOR bylo zaznamenáno po aplikaci látek samotných než po jejich současné aplikaci s kryptogeinem X24. Nejintenzivnější nekrotická aktivita byla pozorována po aplikaci lapače NO cPTIO v kombinaci s kryptogeinem X24. Získané výsledky potvrzují úlohu RNS a zapojení GSNOR v reakci rostlin na biotický stres.

Abstract:

The enzyme S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR) belongs among the zinc-dependent alcohol dehydrogenase class III (EC 1.1.1.1). GSNOR catalyzes the NADH-dependent reduction of S-nitrosoglutathione (GSNO), which is a storage and transport form of nitric oxide. GSNOR is responsible for the regulation of intracellular GSNO in vivo and it appears to be a key regulator of plant resistance to pathogen attack. Within the experimental part of present study the influence of selected pathogenic proteins (elicitins - oligandrin, cryptogein X24 and its mutants L41F and V84F) application on hypersensitive reaction induction associated with leaves necrosis and specific activity GSNOR changes was pursued. Substances were applied always in the right half of Nicotiana tabacum cv. Samsung fifth leaf, and parameter changes were then monitored in both halves of leaves. Significant changes of specific activity along with a distinct necrotic activity were recorded after the application of cryptogein X24 and its mutant form V84F. This trend was also observed in pilot experiments of detection GSNOR level changes after elicitins application by Western blot method. Kinetics properties of GSNOR from N. tabacum cv. Samsung were determined. Furthermore, the effect of application of modulators of the level of reactive nitrogen species (RNS) (cPTIO, GSNO and GSNOR inhibitor N6022) alone or simultaneously with elicitin cryptogein X24 was studied. Necrotic responses in tissues of leaves and changes of GSNOR specific activities were studied. Pilot experiments of the detection of GSNOR level changes by Western blot method and histochemical GSNOR activity were performed. Considerable increase of GSNOR specific activity was noted after the application of RNS alone or simultaneously with cryptogein X24. The highest necrotic activity was observed after combined application of cryptogein X24 with cPTIO. Obtained results confirm the role of RNS and the involvement of GSNOR in plant responses to biotic stress.

Keywords

elicitiny, modulátory hladiny reaktivních forem dusíku, obranná reakce, S-nitrosoglutathionreduktasa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 8. 2014

Accessible from:: 22. 8. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 28. 8. 2014
• Supervisor: Doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry