Vliv brassinosteroidů na produkci ethylenu u rostlin

Mgr. Petra JIROUTOVÁ

Doctoral thesis

Effect of brassinosteroids on ethylene production in plants

Abstract:

Brassinosteroids (BRs) are a group of steroidal plant hormones involved in a variety of physiological processes in plants. BR mutants are characterized by dwarf phenotype with curled, dark-green leaf rosette, short internodes, and male sterility. The first and most active BR - brassinolide, was isolated in 1979. Since then, a significant amount of work on their biosynthesis, signaling, biological activity and practical applications, especially in agriculture, has been done. Various crosstalk mechanisms between BRs and other hormones are postulated or have been characterized. In this work, we investigated the interaction between brassinosteroids and ethylene. Using two different bioassays (the Pea inhibition test and Arabidopsis growth test) we investigated the structure-activity relationship of biosynthetic precursors of brassinolide to determine which structural motif is important for BR- induced inhibition of etiolated growth in pea plants as well as ethylene production. The same two assays were used for screening the biological activity of new BR synthetic derivatives.

Abstract:

Brassinosteroidy jsou steroidní rostlinné hormony, které mají v rostlinách zásadní vliv na řadu fyziologických procesů. Mutantní rostliny s narušenou biosyntézou nebo signální dráhou brassinosteroidů mají charakteristický fenotyp projevující se především zakrnělým růstem, listy těchto rostlin jsou tmavě zelené a pokroucené a nedostatek brassinosteroidů v rostlinách je často doprovázen sterilitou těchto rostlin. V roce 1979 byl izolován první a zároveň nejaktivnější brassinosteroid - brassinolid, od té doby byly a jsou brasinosteroidy intenzivně zkoumány a to především jejich biosyntéza, signální dráha a biologická aktivita, díky které by mohly být brassinosteroidy využity v zemědělství ke zvýšení výnosů rostlin. Je také známo, že brassinosteroidy nefungují v rostlinách izolovaně, ale často v interakci s jinými rostlinnými hormony. V této práci je blíže zkoumán vztah mezi brassinosteroidy a plynným rostlinným hormonem ethylenem. Ve dvou různých biotestech (na hrachu setém a huseníčku rolním) byl sledován vliv struktury biosyntetických prekurzorů brassinolidu na jejich biologickou aktivitu s cílem objasnit, který strukturní motiv je zodpovědný za biologickou aktivitu brassinosteroidů. Tento poznatek by mohl být dále použit k syntéze nových brassinosteroidních analog, která by si zachovala biologickou aktivitu brassinolidu a zároveň by se snížily náklady na jejich syntézu. Ve stejných biotestech byly v rámci této práce také testovány různé nové deriváty brassinolidu.

Keywords

brassinosteroid, ethylene, crosstalk, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 6. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 26. 8. 2019
• Supervisor: Mgr. Jana Oklešťková, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Experimental Biology