Molekulární podstata vnímání teplotního stresu v rostlinách

Mgr. Elena Babuliaková

Bachelor's thesis

Molecular basis of temperature stress perception in plants

Abstract:

This bachelor thesis focuses on methods suitable for proteomic analysis of molecular mechanisms in temperature perception in plants. The theoretical part reviews current knowledge of signaling pathways involved in response to temperature stress, possible roles of phytohormones and especially cytokinins in temperature signaling, and describes approaches used in modern proteomic analysis. The experimental part is based on previous work at LPMB MENDELU and studies effects 30 min heat shock (40 °C) on Arabidopsis thaliana root and leaf proteomes. Altogether, more than 100 significantly regulated protein spots were found for each of the proteomes, which represents about 12.5 % and 13.5 % of all detected spots on leaf proteome after Rubisco depletion and root proteome, respectively. It was found that only three protein spots can be matched according to their apparent pI and MW between these two proteomes, which indicates that temperature-shock perception on proteome levels in roots and leaves is different. The presented results will help to bring deeper insight into molecular mechanism of temperature perception in plants and will serve in further proteomic studies realized at LPMB MEDNELU.

Abstract:

Bakalárska práca sa zaoberá využívaním proteomických metód pre štúdium molekulárných mechanizmov odpovede na tepelné vnímanie u rastlín. Teoretická časť popisuje súčasné známe mechanizmy v odpovedi na tepelný stres, možnosť prepojenia signálnej dráhy rastlinných hormónov, predovšetkým však cytokinínov s vnímaním teploty a poskytuje prehľad moderných proteomických metód pre analýzu proteómu. Experimentálna časť nadväzuje na výskum ÚMBR MENDELU. Na základe analýzy proteómu rastliny Arabidopsis thaliana boli nájdené pozitívne a negatívne regulované proteíny u tepelne ošetrených rastlín. Ukázalo sa, že teplotný šok vnímajú ako listy, tak aj koreň. Analýza obrazu ukázala v oboch prípadoch cez 100 signifikantne regulovaných proteínových spotov v reakcii na 30 minút tepelného šoku 40 °C, čo je približne 12,5 % všetkých detekovaných spotov listového proteómu po deplécii Rubisco a 13,5 % všetkých detekovaných spotov proteómu koreňa. Pri analýze prekryvu proetómu listu a koreňa bolo možné priradiť len tri regulované proteínové spoty, čo naznačuje výrazné rozdiely vo vnímaní tepelného šoku v koreňoch a v listoch. Výsledky bakalárskej práce poslúžili k optimalizácii ďalších experimentov zameraných na sledovanie včasnej odpovede na zmenu v teplote.

Keywords

proteomika, proteomics, cytokiníny, cytokinins, HSP, tepelný šok, heat shock, tepelný stres, heat stress, Arabidopsis thaliana, dvojrozmerná elektroforéza, two dimensional electrophoresis

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2011
• Supervisor: Mgr. Martin Černý, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry