Příprava nových linií Medicago sativa se sníženou expresí mitogenem-aktivovaných protein kináz

Mgr. Petr URBIŠ

Master's thesis

Production of new lines of Medicago sativa with downregulation of mitogen-activated protein kinases (MAPK) expression

Abstract:

Významným faktorem pro vznik symbiotického vztahu mezi rostlinou a bakterií je signalizace prostřednictvím mitogenem-aktivovaných proteinkinas (MAPK), které jsou nezbytné pro přenos signálu z vnějšího prostředí. V Medicago sativa byla popsána solným stresem-indukovaná mitogenem-aktivovaná proteinkinasa (SIMK), která má vliv na dynamiku aktinového cytoskeletu, a tedy i na růst kořenových vlásků, což významně ovlivňuje vznik symbiotického vztahu mezi rostlinou a půdními bakteriemi rodu Rhizobium. Signálem k aktivaci MAPK mohou být elicitory bakterií a k aktivaci SIMK dochází prostřednictvím nadřazené SIMKK. Cílem této diplomové práce byla produkce transgenních rostlin M. sativa s potlačenou expresí SIMK (SIMK RNAi) a SIMKK (SIMKK RNAi) v expresní linii s vizualizací aktinového cytoskeletu (FABD2-GFP). Dokumentováním průběhu transformace a kvalitativní a kvantitativní determinace změn v úrovni exprese a produkce vybraných MAPK metodami imunoblot a RT-qPCR, byly vyselektovány rostliny s nejnižší hladinou produkce SIMK a SIMKK. U rostlin M. sativa SIMK RNAi byla pozorována délka kořenových vlásků, po aplikaci půdní bakterie Sinorhizobium meliloti byly pozorovány změny v aktivaci MAPK a byla pozorována struktura aktinového cytoskeletu u rostlin SIMKK RNAi FABD2-GFP.

Abstract:

An important factor in the development of a symbiotic relationship between plants and bacteria is the signaling through mitogen-activated protein kinases (MAPKs) that are indispensable for signal transduction from the environment. In Medicago sativa, salt stress-induced mitogen-activated protein kinase (SIMK) has been described. SIMK affects the dynamics of the actin cytoskeleton and thus the root hair growth that significantly affects the formation of a symbiotic relationship between plants and soil bacteria of the genera Rhizobia. As external signals serve bacterial elicitors and SIMK is activated by the upstream activator SIMKK. The aim of this diploma thesis was obtaining of transgenic M. sativa plants with downregulation of SIMK (SIMK RNAi) and SIMKK (SIMKK RNAi) in the background of actin cytoskeleton visualization transgenic line (FABD2-GFP). Furthermore, by documenting the course of transformation and qualitative and quantitative determination of changes in the level of expression and production of selected MAPKs by western blot and RT-qPCR analyses, plants with the lowest level of SIMK and SIMKK production were selected. In M. sativa SIMK RNAi plants, length of root hairs and changes in MAPK activation were observed after application of soil bacterium Sinorhizobium meliloti. Finally, the structure of the actin cytoskeleton was observed in SIMKK RNAi FABD2-GFP plants.

Keywords

Medicago sativa, SIMKK, SIMK, FABD2-GFP, Sinorhizobium meliloti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 7. 2020
• Supervisor: prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering